Polimer Prosesleri
PBF süreçlerinin AM’ye yönelik en esnek genel yaklaşım olduğu kanıtlanmıştır. Nihai kullanım bileşenlerinin üretimi için, PBF süreçleri diğer herhangi bir yaklaşımın uygulanabilirliğini aşar. Bununla birlikte, çoğu proseste pahalı lazerlerin kullanılması, bu lazerlerin herhangi bir anda malzemenin yalnızca bir “noktasını” işleyebilmesi ve sistemlerin toplam maliyeti, iyileştirme için önemli bir alan olduğu anlamına gelir.
Sonuç olarak, birkaç kuruluş aynı anda polimer malzeme hatlarını veya katmanlarını birleştirmenin yollarını geliştiriyor. Hat bazında veya katman bazında polimer işleme potansiyeli, PBF işlemlerinin yapım oranını önemli ölçüde artırabilir, böylece onları maliyet açısından daha rekabetçi hale getirebilir.
Bu süreçlerden üçü aşağıda tartışılacaktır. Üçü de toz yataklarında füzyonu tetiklemek için kızılötesi enerji kullanır; temel farklar, gösterildiği gibi, toz yatağının hangi kısımlarının kaynaştığını ve hangilerinin kaynaşmadan kaldığını kontrol etme yaklaşımlarında yatmaktadır.
2009 yılında Almanya’da kurulan Sintermask GmbH, Speedpart AB’de geliştirilen teknolojiye dayalı birkaç seçici maske sinterleme (SMS) makinesi sattı. Teknolojilerinin temel özellikleri, bir seferde tüm katmanın bir maske aracılığıyla kızılötesi termal enerjiye maruz bırakılması ve toz halindeki malzemenin hızlı bir şekilde katmanlanmasıdır.
Toz dağıtım sistemleri, 3 saniye içinde yeni bir toz tabakası bırakabilir. Isı enerjisi bir kızılötesi ısıtıcı tarafından sağlanır. Isıtıcı ile toz yatağı arasında, fotokopi makinesinde mürekkebi kağıda aktarmak için kullanılana benzer dinamik bir maske sistemi kullanılır. Bu, belirtildiği gibi, AM’nin ilk günlerinde katman-bazlı fotopolimerizasyon için Cubital tarafından tasarlanan bir fikrin yeniden doğuşudur.
SMS maskesi, kızılötesi enerjinin toz yatağına yalnızca katman enine kesiti tarafından belirlenen bölgede çarpmasına izin verir ve tozu yaklaşık 1 saniye içinde kaynaştırır. Malzemeler açısından bakıldığında, bir kızılötesi enerji kaynağının kullanılması, tozun kızılötesi enerji varlığında kolayca emmesi ve hızla sinterlenmesi veya erimesi gerektiği anlamına gelir.
Bu özelliğe sahip malzemelerin çoğu koyu renklidir (örneğin, gri veya siyah) ve bu nedenle renk seçimi sınırlamaları, teknolojiyi benimseyen bazı kişiler için bir faktör olabilir. Bu çalışmanın yazıldığı tarihte, bu teknolojinin geliştirilmesinin beklemede olduğu görülmektedir.
Yüksek hızlı sinterleme (HSS), Loughborough Üniversitesi ve Sheffield Üniversitesi’nde geliştirilen ve FACTUM tarafından ticarileştirilen bir süreçtir. HSS’de, toz yatağına mürekkebi yerleştirmek için bir mürekkep püskürtmeli yazıcı kullanılır ve bu katman için bir parçanın enine kesitini temsil eder.
Mürekkepler, çevredeki toz yatağına kıyasla kızılötesi emilimi önemli ölçüde artırmak için özel olarak formüle edilmiştir. Mürekkep püskürtmenin ardından tüm toz yatağını hızlı bir şekilde taramak için bir kızılötesi ısıtıcı kullanılır. Dolayısıyla, bu işlem satır bazında işlemenin bir örneğidir.
Baskısız alanların baskılı alanlarla karşılaştırıldığında soğurma gücü arasındaki fark, baskısız alanların sinterleme için yeterli enerjiyi emmediği, buna karşılık baskılı alanlardaki tozun sinterlendiği ve/veya eridiği anlamına gelir. Erimiş ve kaynaşmamış bölge arasındaki ayırt edici faktör, baskının meydana geldiği yerde artan enerji emilimi olduğundan, mürekkepler tipik olarak gri veya siyahtır ve bu nedenle nihai parçanın rengini etkiler.
Kondenzasyon polimerizasyonu
Polimerizasyon çeşitleri
Polimer kaplama yöntemleri
Polimer üretimi
Polimer Nedir
Polimer üretim Yöntemleri
Polimerizasyon Nedir
Polimerizasyon Yöntemleri
Hızlı PBF’ye üçüncü bir yaklaşım, Güney Kaliforniya Üniversitesi’nde geliştirilen seçici inhibisyon sinterleme (SIS) işlemidir. HSS’nin aksine, füzyonun istenmediği bölgelerde bir sinterleme inhibitörü basılır ve ardından kızılötesi radyasyona maruz bırakılır. Bu durumda, inhibitör sinterlemeyi engellemek için difüzyon ve yüzey özelliklerine müdahale eder.
Buna ek olarak, araştırmacılar gerekli inhibitör miktarını en aza indirmek için toz yatağının sinterlemenin istenmediği kısımlarını maskelemek için hareketli plakalar da kullanmışlardır.
SIS’in önceki ikisine göre bir avantajı, parçanın kendisine bir kızılötesi soğurma maddesi eklemeyi içermemesi ve böylece işlenmemiş tozun parçadaki malzeme haline gelmesidir. Bununla birlikte, toz yatağındaki kullanılmayan toz, inhibitörle “kirletildiği” için kolayca geri dönüştürülemez ve bu nedenle önemli ölçüde geri dönüştürülemez malzeme oluşur.
PBF metodolojisiyle birleştirilmiş iki ilave mürekkep püskürtmeli baskı varyasyonu da SIS’de ve fcubic AB tarafından uygulanmaktadır. SIS’de, oluşturma sırasında herhangi bir sinterleme gerçekleştirilmezse (yani, inhibitör yazdırılır ancak termal kızılötesi enerji taranmaz), tüm parça yatağı, parça içinde füzyon elde etmek için tozun sinterlendiği bir fırına taşınabilir, ancak içinde değil. inhibitörün basıldığı alanlar.
fcubic AB, İsveç, paslanmaz çelik bileşenler için geleneksel toz metalurjisi ile rekabet edebilmek için ink-jet baskı artı bir fırında sinterleme kullanıyor. Parça kesitini temsil eden bölgelere bir sinterleme yardımcısı basılır, böylece bu bölge bir fırında daha hızlı kaynaşır.
Bir sinterleme yardımcısı, yüzey özelliklerini değiştirerek ve/veya parçacıklarla reaksiyona girerek parçacıklar arasında meydana gelen katı hal sinterleme hızını artıran bir element veya alaşımdır. Böylece, parçadaki sinterleme, sinterleme yardımı almamış çevredeki toza göre daha düşük sıcaklık ve sürelerde gerçekleşecektir.
Hem SIS hem de fcubic, bir bağlayıcının tozları, parçanın yerleştirildiği toz yatağının bölgelerinde birleştirdiği ve ardından fırında işleme tabi tutulduğu, açıklanan (ExOne ve Voxeljet tarafından uygulananlar gibi) bağlayıcı püskürtme işlemlerine benzer. Bununla birlikte, SIS’in ve fkübik işlemenin bu yaklaşımlardan farklı olan önemli bir yönü vardır.
SIS ve fcubic proseslerinde, basılı malzeme bir bağlayıcıdan ziyade bir sinterleme yardımcısı veya inhibitörüdür ve fırında sinterleme sırasında parça toz yatağı içinde gömülü kalır. Örneğin, ExOne sürecini kullanan makine, toz parçacıklarını birbirine yapıştırmak için bir bağlayıcı yazdırıyor; ve bağlı bölgeler, bir fırında sinterlemeden önce toz yatağından yeşil bir kısım olarak çıkarılır (daha önce tartışılan dolaylı metal işlemeye çok benzer).
Tüm hat bazında ve katman bazında PBF işlemlerinde ortak olan, parçadaki füzyon ile kalan toz arasında ayrım yapma ihtiyacıdır. Toplam enerji girişinin çok düşük olması, parçayı zayıf ve yalnızca kısmen sinterlenmiş halde bırakacaktır.
Çok yüksek enerji seviyeleri, çevredeki fazla tozun parçaya sinterlenmesi ve/veya çevreleyen tozun kolayca geri dönüştürülemeyecek kadar bozunması yoluyla parça büyümesine neden olacaktır. En önemlisi, her durumda kontrol edilecek anahtar faktör, parçada indüklenen füzyon ile çevredeki toz yatağında indüklenen füzyon arasındaki farktır.