Hammaddenin Hazırlanması4D baskı uygulamaları için hammadde filamentinin hazırlanması için önerilen metodoloji:• Ortopedik uygulamalar için en uygun biyouyumlu malzemelerin (yani PLA, HAP, CS) tanımlanması.
• Ortopedik implantların veya yapı iskelelerinin neredeyse doğal kemikle aynı şekilde davranmasını sağlamak için biyoaktif malzemelerin PLA'ya takviye edilmesi.
• ASTM 1238'e göre bir bilyalı değirmen kullanılarak 10 Dakika boyunca hazırlanan karışımın MFI'sini gerçekleştirerek hazırlanan bileşimin eriyik akış özelliklerinin (viskozite, MFI) analizi.
• İlk olarak, besleme stoğu filamentlerinin çift vidalı ekstrüder (TSE) üzerinde ekstrüzyonu gerçekleştirildi, ardından filamentler, mekanik bir öğütücü üzerinde sabit sayıda döngü (örn. 3; 6; 9) boyunca daha fazla işlenmek üzere ezildi. SSE.
• Malzemenin çoklu ekstrüzyonunun fiziksel özellikleri üzerindeki etkisini belirlemek için, filamanlar 1.75 mm'lik standart bir kalıba sahip SSE'den ekstrüde edildi.
• Malzemenin mekanik dayanım analizi için hazırlanan filamentler UTM'de 30N/mm gerinim oranı için test edilmiş ve test sonucunda malzemenin belirli mekanik özellikleri elde edilmiştir.
• Kırık numunelerin yüzey özellikleri, kırık kesitin morfolojik analizi yapılarak elde edilmiştir.
• Filament örneklerinin elektriksel özellikleri bir alet yani kaynak ölçü birimi kullanılarak yapılmış ve yapılan test sonucunda gerilim, direnç ve akım arasında bir ilişki elde edilmiştir.
• PLA bazlı kompozitin şekil hafızalı davranışı, hammadde filamentlerinin hidro biçimde programlanması ve ardından filamentin 37°C'de su kabının içine daldırılarak hazırlanan filamentler üzerindeki hidro-termal uyaranın etkisinin gözlemlenmesi yoluyla analiz edildi.MALZEME SEÇİMİOrtopedik implantların veya yapı iskelelerinin 4D baskısı için hammadde filamentlerini geliştirmek için, malzemenin biyoaktif olmasının yanı sıra biyouyumlu olması gerekir. Bu nedenle, bu çalışmada, malzemeye herhangi bir uyarı verildiğinde şekli veya hacmi sürekli olarak değiştirmek için akıllı bir implant geliştirmek üzere kompoziti hazırlamak için HAP ve CS ile birlikte PLA kullanılmıştır.HAP, özellikle ortopedik ve diş implantları için kemik tamir edici bir malzeme olarak geniş çapta kullanılmaktadır. Bunun dışında çevre dokularla mükemmel biyouyumluluğa sahip olması ve yaraların iyileşmesini desteklemesi HAP'ı doku mühendisliği uygulamaları için uygun bir malzeme yapmaktadır.Akıllı malzemenin son uygulaması hastaya özel implant geliştirmek olduğundan, bundan böyle, mükemmel bir yara iyileştirici ajanın yanı sıra zengin anti-mikro bakteriyel özellikler sağlamak için genellikle kabuklu deniz hayvanlarından türetilen bir polisakkarit olan CS burada kullanıldı.Kompoziti hazırlamak için PLA'daki HAP ve CS oranları değiştirilerek farklı kompozisyonlar üretilmiştir. Başlangıçta, malzemelerin (PLA granülleri 60°C'de, HAP ve CS 40°C'de) ayrı ayrı dört saat boyunca ısıtılmış fırına konularak ve ardından bir top içinde uygun şekilde karıştırılarak malzemelerin nem içeriği giderildi. iki saat öğütün. Malzemeler uygun şekilde karıştırıldıktan sonra, MFI gerçekleştirilerek kompozitin akışkanlığı sağlanır.AKIŞ ÖZELLİKLERİPLA bazlı kompozitin akış davranışı, ASTM D1238'e göre MFI gerçekleştirilerek analiz edildi. Bu yönteme göre, malzeme ısıtılmış namluya sokulur ve uygulanan yükün (2.160kg) etkisi altında standart bir kalıptan erimiş halde çıkar. MFI'yi gerçekleştirmek için üç bileşim hazırlandı.Deney 180°C'de 2.160 kg yük uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Hata yüzdesi katkısını en aza indirmek için, test her kompozisyon için üç iterasyon seti için gerçekleştirildi ve bunların ortalaması alındı.Kalite ölçen Aletler
Hammadde hazırlık makineleri
Kantite ölçen aletler
Tartma ve ölçme aletleriBESLEME STOKU FİLAMENTLERİNİN HAZIRLANMASIKompozitin akıcılığı sağlandıktan sonra, hazırlanan bileşimin çift vidalı bir ekstrüderin (TSE) (uygun harmanlama için) hunisine beslendiği ve tercih edilen ayarda ekstrüde edildiği besleme stoğu filamentinin hazırlık aşaması gerçekleşir. (T=180°C, N=85rpm, m=2.16kg) 1.75mm çaplı bir kalıptan geçirilir.Yeniden ekstrüzyonun malzemenin fiziksel özellikleri üzerindeki etkisini analiz etmek için, hazırlanan filamanlar mekanik bir parçalayıcı kullanılarak ezildi ve daha sonra belirli parametreler (yani sıcaklık, parçalama döngüleri ve vida devri) değiştirilerek bir SSE aracılığıyla yeniden işlendi ve bir buna göre tel seti hazırlandı.Çekme TestiEkstrüde edilmiş filaman seti (SSE'nin bazı giriş parametrelerine göre) daha sonra, kompozitin mekanik özelliklerini belirlemek için maksimum 5000 N yük kapasitesine sahip evrensel bir çekme testi düzeneğinde test edildi. Filamanlar, fikstürler arasına kenetlendi ve filamanların her iki ucuna sürekli bir çekme yükü uygulandı.Deney sırasında telin çapı 1,75 mm olarak seçilmiş ve mekanik özellikleri buna göre ölçülmüştür. Pik gerinim, burada yalnızca bileşiğe bir uyarı sağlandığında şekli geri kazanma yeteneğini analiz etmek için gereken istenen özelliktir.Taramalı elektron mikroskobu (Sem)Yüzey özelliklerini çıkarmak için, kırık numunelerin enine kesitinde SEM analizi yapılarak morfoloji gerçekleştirilmiştir. Fotomikrograflar, en yüksek gerinim değerini sergileyen numunenin farklı büyütme faktörlerinde alınmıştır. Buna ek olarak, örneğin gözeneklilik yüzdesi (100X'te SEM görüntüsü kullanılarak) metalürjik görüntü analiz yazılımında (MIAS) yapılmıştır.Ayrıca, kırılmanın arkasındaki olası nedeni belirlemek için, genlik dağılım fonksiyonu (ADF), tepe sayısı (PC), işlenmiş görüntü ve ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra) gibi yüzey dokusu parametreleri, Gwydion'da mikrograf işlenerek elde edildi. Hafıza davranışıHazırlanan besleme stoğu filamentlerinin şekil hafızası özellikleri, yaşlanma etkisi olarak bilinen spesifik test gerçekleştirilerek analiz edildi; filament numuneleri başlangıçta tartıldı ve ardından numunenin 37°C'de 24 saat ısıtılan su taşıyan kaba daldırılmasıyla programlandı.24 saat sonra, numunelerin ağırlığı ölçüldü ve filament numunesinin hacmindeki karşılık gelen değişiklik gözlendi. Numunelerin boyutları üzerindeki etkisini görmek için açık ortam koşullarının uyaranları sağlanmıştır. Hatayı ortadan kaldırmak için işlem üç kez tekrarlandı.Hazırlanan kompozitin elektriksel davranışını anlamak için filament örneklerinin V-I (gerilim-akım) ve VR (gerilim-direnç) özelliklerinin ölçümü bir kaynak ölçü birimi (SMU) kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Test yapılırken numuneler eşit uzunlukta (yani 50 mm) kesilmiş ve elektrotların timsah klempleri arasında tutulmuştur. V-I ve V-R arasındaki grafikler 10 saniye boyunca tarama voltajı olarak giriş sağlanarak geliştirildi ve I ve R değerleri 1.5V'ta gözlendi.
Üretim İmalatına – Basım Teknolojileri – Basım Teknolojileri Ödevleri – Basım Teknolojileri Ödev Ücretleri – Basım Teknolojileri Bölümü
Çelik döküm jantların üretim imalatına metal AM işlemlerinin uygulanmasıyla ilgili bir sermaye yatırım kararı örneği sunuyoruz. Bu seçim problemi, bir alıntı problemine çok benzer, ancak bir parça için tek boyut değerleri değil, bir dizi parça boyutu içerir.
Bu senaryoda, küçük tekerlek üreticisi, küçük özel siparişlerinin üretimi için kullanılabilecek bir AM makinesi seçmeye çalışıyor. Sunmak istedikleri tüm tekerlek kombinasyonlarını stoklarında bulundurmaları mümkün değildir, bu nedenle bunları hızlı bir şekilde üretebilmeleri ve aynı zamanda müşteri için fiyatı düşük tutabilmeleri gerekir.
Söz konusu teknolojiler, Doğrudan Metal Biriktirme, Doğrudan Metal Lazer Sinterleme, Elektron Işınıyla Eritme, Lazerle Tasarlanmış Ağ Şekillendirme, Seçici Lazer Eritme ve Seçici Lazer Sinterlemedir.
Bu örnek için, hali hazırda bulunabilen bir paslanmaz çelik malzeme (işlem için ticari olarak mevcut olan herhangi bir malzeme) kullanılmıştır. Bu örnek 2000’li yılların ortalarında geliştirildiğinden ve sonuç olarak veriler geçerliliğini yitirdiğinden, işlemler sunum amacıyla rastgele numaralandırılacaktır.
Seçim sürecine başlamadan önce, kişiselleştirme sürecindeki belirsizlik dikkate alındı. Bu küçük tekerlekler özelleştirileceğinden, bir dereceye kadar geometrik belirsizlik söz konusudur.
Ana boyutları gösterilirken bir tekerlek modeli görüntülenir. Bu örnekte, yalnızca belirli özelliklerin özelleştirilmesine izin vermeye karar verdik. İç delik için sadece standart 12 mm çapında 100 mm uzunluğunda cıvatalar kullanılacaktır, bu nedenle bu boyutlar kısıtlanacaktır. Müşterilerin, görüntülendiği gibi, bu model tekerlek için izin verilen aralıklar dahilinde tekerlek tekerleğinin diğer tüm özelliklerini özelleştirmesine izin verilecektir.
Alternatif AM teknolojileri, aşağıdaki bölümde gösterildiği gibi, tipik bir gereksinim aralığını kapsayan 7 özniteliğe dayalı olarak değerlendirilecektir. Ölçek türü, özelliği ölçmek için kullanılan yöntemi ifade eder.
Örneğin, nihai gerilme mukavemeti bir oran ölçeğidir, yani bu durumda MPa birimleriyle gerçek bir sayı ile temsil edilir. Geometrik karmaşıklık, bir aralık ölçeği örneğidir; bu durumda 1 ile 10 arasında derecelendirmeler vardır; 1, en düşük karmaşıklığı ve 10, en büyük karmaşıklığı ifade eder.
• Nihai Çekme Mukavemeti (UTS): UTS, bir malzeme kırılmasından önce ulaşılan maksimum gerilimdir. Oran ölçeği [MPa]. • Rockwell Sertliği C (Sert): Sertlik genellikle bir malzemenin girintiye karşı direnci olarak tanımlanır. Oran ölçeği [HRc]. • Yoğunluk (Yoğunluk): Yoğunluk, tüm işleme adımlarından sonra parçanın son yoğunluğunu ifade eder. Bu yoğunluk, yüzeyde bulunan boşlukların miktarı ile orantılıdır. Bu boşluklar pürüzlü bir yüzey kalitesine neden olur. Oran ölçeği [%]. • Ayrıntı Yeteneği (DC): Ayrıntı yeteneği, teknolojinin yapabileceği en küçük özellik boyutudur. Oran ölçeği [mm]. • Geometrik karmaşıklık (GC): Geometrik karmaşıklık, teknolojinin karmaşık parçalar oluşturma yeteneğidir. Daha spesifik olarak, bu durumda, çıkıntı üretme kabiliyetine atıfta bulunmak için kullanılır. Aralık ölçeği (1–10). • Yapım Süresi (Zaman): Yapım süresi, bir parçayı imal etmek için gereken süreyi ifade eder, son işleme adımları hariçtir. Oran ölçeği [h]. • Parça Maliyeti (Maliyet): Parça maliyeti, tüm maliyetler dahil bir parçayı oluşturmak için gereken maliyettir. Bu maliyetler; imalat maliyeti, malzeme maliyeti, makine maliyeti ve işletme de maliyetidir.
Sanayi imalat fikirleri Metal imalat fikirleri Büyük imalat fikirleri Yenilikçi üretim fikirleri Gıda imalat fikirleri Küçük sermayeli imalatlar Küçük çaplı üretim makinaları Fabrikalara ne üretebilirim
Bu örnekte, iki ağırlıklandırma senaryosunu (göreceli önem dereceleri) inceliyoruz. Tekerleklerin yapım oryantasyonunda mevcut olan önemli çıkıntılar nedeniyle, geometrik karmaşıklık en ağır şekilde de ağırlıklandırıldı.
Tekerleklerin özelleştirilmesini çevreleyen iş yapısı açısından önemleri nedeniyle yapım süresi ve parça maliyeti de ağır bir şekilde ağırlıklandırıldı. Tekerleklerin kullanım ortamı nedeniyle UTS’ye de yüksek bir ağırlık verildi. Tekerleklerin geometrisinde küçük, ayrıntılı özelliklerin olmaması nedeniyle ayrıntı kabiliyetine en az ağırlık verildi. İçinde, tüm seçim nitelikleri de eşit ağırlıktaydı.
Niteliklere göre alternatiflerin değerlendirilmesinin sonuçlarını gösterir. Göreceli Önemler adı verilen iki senaryo için ağırlıklar, öznitelik adlarının altında da yer alır.
Bu derecelendirmelere dayanarak, her bir alternatif için genel değer hesaplanabilir. Her senaryo için başarı değerleri, sıralamalarıyla birlikte verilmiştir. Farklı senaryolardan biraz farklı sıralamaların görüldüğüne dikkat edin. Bu, karar vericinin tercihlerini doğru bir şekilde yakalamanın önemini de gösterir.
Süreç 4, her iki senaryoda da en üst sıradaki süreçtir. Ancak tercihlere bağlı olarak ikinci seçenek Proses 2, 3 veya 6 olabilir. Bu gibi durumlarda, ilgili takasları anlamak için ek senaryolar çalıştırmak da iyi bir fikirdir.
Bu sermaye yatırımı örneği, seçim kararı destek yöntemlerinin uygulanmasını göstermektedir. Bahsedildiği gibi, derecelendirmelerin ve sıralamaların tercihlerdeki değişikliklere olan hassasiyetini anlamak için çeşitli senaryoları (tercih kümelerini) keşfetmek de çok önemlidir.
Yöntemde yapılan değişiklikler, bir niteliği en aza indirmek veya en üst düzeye çıkarmak yerine hedef değerlere ulaşmak ve diğer belirsizlik türlerini dahil etmek için de basittir.
Seçim Zorlukları
Önceki bölümdeki örnek, karar yöntemlerinin gerçek karar verme durumlarına doğrudan uygulanmasının bazı zorluklarını ve sınırlamalarını da göstermektedir.
Nitelikler arasındaki karmaşık ilişkiler ve çok çeşitli parçalar oluşturulurken ortaya çıkabilecek varyasyonlar, karar niteliklerini ayrıştırmayı ve yapılandırılmış karar problemleri geliştirmeyi zorlaştırır. Bununla birlikte, teknolojilerin ve niteliklerin doğru bir şekilde anlaşılması ve bunların nasıl birbiriyle ilişkilendirileceği ile anlamlı bilgiler elde edilebilir. Bu bölümde bu konulara kısaca bir göz atılmaktadır.
Farklı AM sistemleri biraz farklı pazarlara odaklanır. Örneğin, nispeten iyi doğruluk ve/veya malzeme özellikleriyle ve belirli ihtiyaçları karşılamak için sistemlerde ince ayar yapma becerisiyle çeşitli malzemeleri kullanarak parçaları imal edebilen büyük, pahalı makineler de vardır.
Buna karşılık, minimum kuruluma sahip olacak ve kabul edilebilir kalitede parçaları öngörülebilir ve güvenilir bir şekilde üretecek şekilde tasarlanmış daha ucuz sistemler vardır. Bu son durumda, parçalar yüksek doğruluğa, malzeme sağlamlığına veya kullanım esnekliğine de sahip olmayabilir.
