Polimerler ve Kompozitler – Basım Teknolojileri – Basım Teknolojileri Ödevleri – Basım Teknolojileri Ödev Ücretleri – Basım Teknolojileri Bölümü
Toz Yatağı Füzyon Prosesleri
Toz yatağı füzyon (PBF) işlemleri, ilk ticarileştirilmiş AM işlemleri arasındaydı. ABD, Austin’deki Texas Üniversitesi’nde geliştirilen seçici lazer sinterleme (SLS), ticarileştirilmiş ilk PBF işlemiydi.
Temel çalışma yöntemi şematik olarak gösterilmiştir ve diğer tüm PBF işlemleri, makine üretkenliğini artırmak, farklı malzemelerin işlenmesini sağlamak ve/veya belirli patentli özelliklerden kaçınmak için bu temel yaklaşımı bir veya daha fazla şekilde değiştirir.
Tüm PBF süreçleri, temel bir özellik grubunu paylaşır. Bunlar, toz parçacıkları arasında füzyonu başlatmak için bir veya daha fazla termal kaynağı, her katmanın önceden belirlenmiş bir bölgesinde toz füzyonunu kontrol etmek için bir yöntemi ve toz katmanlarını eklemek ve yumuşatmak için mekanizmaları içerir.
PBF için en yaygın termal kaynaklar lazerlerdir. Lazer kullanan PBF işlemleri, lazer sinterleme (LS) makineleri olarak bilinir. Polimer lazer sinterleme (pLS) makineleri ve metal lazer sinterleme (mLS) makineleri birbirinden önemli ölçüde farklı olduğu için ayrı ayrı ele alacağız.
Ayrıca elektron ışını ve diğer termal kaynaklar, lazer sinterleme makinelerinden önemli ölçüde farklı makine mimarileri gerektirdiğinden, lazer olmayan termal kaynaklar bölümün sonunda lazer kaynaklarından ayrı olarak ele alınacaktır.
LS süreçleri başlangıçta noktasal lazer tarama tekniği kullanılarak plastik prototipler üretmek için geliştirildi. Bu yaklaşım daha sonra metal ve seramik tozlarına genişletildi; artık ek termal kaynaklar kullanılmaktadır; ve toz halindeki malzemelerin katmanlar halinde füzyonu için varyantlar ticari olarak tanıtılmaktadır.
Sonuç olarak, PBF işlemleri dünya çapında yaygın olarak kullanılmaktadır, kullanılabilecek geniş bir malzeme yelpazesine sahiptir (polimerler, metaller, seramikler ve kompozitler dahil) ve malzeme olarak son kullanım ürünlerinin doğrudan imalatı için giderek daha fazla kullanılmaktadır. özellikleri birçok mühendislik sınıfı polimer, metal ve seramikle karşılaştırılabilir.
Toz füzyon işlemlerinin temel bir açıklamasını sağlamak için pLS, diğer PBF işlemlerinin karşılaştırılacağı paradigma yaklaşımı olarak açıklanacaktır. Gösterildiği gibi, pLS ters yönde dönen bir toz tesviye silindiri kullanarak yapı alanına yayılmış ince toz katmanlarını (tipik olarak 0,075–0,1 mm kalınlığında) birleştirir.
Parça oluşturma işlemi, toz halindeki malzemenin oksidasyonunu ve bozulmasını en aza indirmek için nitrojen gazıyla dolu kapalı bir bölme içinde gerçekleşir. İnşa platformundaki toz, toz haline getirilmiş malzemenin erime noktasının ve/veya cam geçiş sıcaklığının hemen altındaki yükseltilmiş bir sıcaklıkta tutulur.
Kızılötesi ısıtıcılar, oluşturulmakta olan parçanın etrafında yükseltilmiş bir sıcaklığı korumak için yapı platformunun üzerine ve ayrıca yapı alanına yayılmadan önce tozu önceden ısıtmak için besleme kartuşlarının üzerine yerleştirilir. Bazı durumlarda yapı platformu, yapı platformunun etrafındaki dirençli ısıtıcılar kullanılarak da ısıtılır.
Tozun bu şekilde ön ısıtılması ve yapı platformu içinde yükseltilmiş, tekdüze bir sıcaklığın muhafaza edilmesi, işlemin lazer gücü gereksinimlerini en aza indirmek (ön ısıtma ile füzyon için daha az lazer enerjisi gerekir) ve yapı sırasında parçanın bükülmesini önlemek için gereklidir. Üniform olmayan termal genleşme ve büzülme kıvrılma ile sonuçlanır.
Uygun bir toz tabakası oluşturulduktan ve önceden ısıtıldıktan sonra, odaklanmış bir CO2 lazer ışını toz yatağına yönlendirilir ve dilim kesitini oluşturmak için malzemeyi termal olarak kaynaştıracak şekilde galvanometreler kullanılarak hareket ettirilir. Çevreleyen toz gevşek kalır ve sonraki katmanlar için destek görevi görür, böylece tekne fotopolimerizasyon işlemleri için gerekli olan ikincil desteklere olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Bir katmanı tamamladıktan sonra, yapı platformu bir katman kalınlığı kadar alçaltılır ve yeni bir toz katmanı serilir ve ters yönde dönen silindir kullanılarak düzleştirilir. Işın, sonraki dilim kesitini tarar. Bu işlem, tüm parça inşa edilene kadar tekrarlanır.
Parçaların işlenip ortam sıcaklığına ve atmosfere maruz kalabilecekleri kadar düşük bir sıcaklığa düzgün bir şekilde gelmesine izin vermek için tipik olarak bir soğuma süresi gerekir.
Parçalar ve/veya toz yatağı, ortam sıcaklığına ve atmosfere zamanından önce maruz kalırsa, tozlar oksijen varlığında bozunabilir ve parçalar, eşit olmayan termal büzülme nedeniyle eğilebilir. Son olarak, parçalar toz yatağından çıkarılır, parçalardan gevşek toz temizlenir ve gerekirse daha fazla bitirme işlemi yapılır.
Polimer kompozit nedir
Polimer kompozit Üretim Yöntemleri
Polimer MATRİSLİ kompozitler
Polimer kompozitler
Polimer matrisli kompozitler nedir
Polimer kompozit malzemeler
Polimer matris nedir
Polimer kompozitlerin kullanım Alanları
Malzemeler
Prensip olarak eritilebilen ve yeniden katılaştırılabilen tüm malzemeler PBF proseslerinde kullanılabilir. Burada PBF işlemleri kullanılarak işlenen malzemelere ilişkin kısa bir inceleme yapılacaktır. Daha fazla ayrıntı sonraki bölümlerde bulunabilir.
Polimerler ve Kompozitler
Termoplastik malzemeler, nispeten düşük erime sıcaklıkları, düşük termal iletkenlikleri ve düşük topaklanma eğilimleri nedeniyle toz yatağı işleme için çok uygundur. Genel olarak polimerler, termoplastik veya termoset polimer olarak sınıflandırılabilir.
Termoset polimerler tipik olarak PBF kullanılarak parçalara işlenmez, çünkü PBF tipik olarak parça enine kesitlerini imal etmek için parçacıkları eriterek çalışır, ancak termosetler bozunur ancak sıcaklıkları arttıkça erimez.
Termoplastikler, kristalliklerine göre daha fazla sınıflandırılabilir. Amorf polimerler, rastgele iç içe geçmiş polimer zincirleri ile rastgele bir moleküler yapıya sahiptir. Aksine, kristal polimerler düzenli bir moleküler yapıya sahiptir, ancak bu nadirdir.
Çok daha yaygın olan, kristalitler olarak adlandırılan düzenli yapı bölgelerine sahip olan yarı kristalli polimerlerdir. Amorf polimerler oldukça geniş bir sıcaklık aralığında erir. Bununla birlikte, bir polimerin kristalliği arttıkça, erime özellikleri, iyi tanımlanmış bir erime noktası etrafında daha fazla merkezlenme eğilimindedir.
Şu anda, PBF’de kullanılan en yaygın malzeme, ABD’de yaygın olarak naylon olarak bilinen bir termoplastik polimer olan poliamiddir. Çoğu poliamid oldukça yüksek kristalliğe sahiptir ve yarı kristal malzemeler olarak sınıflandırılır. Güvenilir bir şekilde işlenmelerini sağlayan farklı erime noktalarına sahiptirler.
Belirli bir miktarda lazer enerjisi, belirli bir miktarda tozu eritecektir; erimiş toz hızla kaynaşır ve soğur, bir enine kesitin parçasını oluşturur. Buna karşılık, amorf polimerler, geniş bir sıcaklık aralığında yumuşama ve erime eğilimindedir ve iyi tanımlanmış katılaşmış özellikler oluşturmazlar.
pLS’de, amorf polimerler oldukça gözenekli şekiller halinde sinterlenme eğilimindeyken, kristal polimerler tipik olarak daha yüksek yoğunluklarla sonuçlanan tam erime kullanılarak işlenir. Poliamid 11 ve poliamid 12, ticari olarak temin edilebilir; burada sayı, poliamid üretmek için reaksiyona giren monomerlerden biri tarafından sağlanan karbon atomlarının sayısını gösterir.
Bununla birlikte, kristalli polimerler, amorf malzemelerle karşılaştırıldığında daha fazla büzülme sergilerler ve kıvrılma ve bozulmaya karşı daha hassastırlar ve bu nedenle daha düzgün sıcaklık kontrolü gerektirirler. Poliamid tozları kullanılarak üretilen pLS parçalarının mekanik özellikleri, enjeksiyonla kalıplanmış termoplastik parçalara yakındır, ancak önemli ölçüde azaltılmış uzama ve benzersiz mikro yapılara sahiptir.
Polimer kompozit malzemeler Polimer kompozit nedir Polimer kompozit Üretim Yöntemleri Polimer kompozitler Polimer kompozitlerin kullanım Alanları Polimer matris nedir Polimer MATRİSLİ kompozitler Polimer matrisli kompozitler nedir
Son yorumlar