Mir benotze Cookien fir Är Erfahrung ze verbesseren.Andeems Dir weider op dësem Site surft, averstanen Dir eis Benotzung vu Cookien.Zousätzlech Informatiounen.
Additive Manufacturing (AM) beinhalt d'Schafe vun 3D Objekter, eng ultra-dënn Schicht zur Zäit, wat et méi deier mécht wéi traditionell Veraarbechtung.Wéi och ëmmer, nëmmen e klengen Deel vum Pulver gëtt op d'Komponente wärend dem Montageprozess geschweest.De Rescht fusionéiert net, sou datt se erëm benotzt kënne ginn.Am Géigesaz, wann den Objet op déi klassesch Manéier erstallt gëtt, brauch et normalerweis Fräsen a Veraarbechtung fir Material ze läschen.
D'Eegeschafte vum Pudder bestëmmen d'Parameteren vun der Maschinn a muss an der éischter Plaz berücksichtegt ginn.D'Käschte vun AM wieren net wirtschaftlech, well de ongemëlzene Pulver kontaminéiert ass an net recycléierbar ass.D'Pudderdegradatioun resultéiert an zwee Phänomener: chemesch Modifikatioun vum Produkt an Ännerungen an mechanesche Eegeschafte wéi Morphologie a Partikelgréisstverdeelung.
Am éischte Fall ass d'Haaptaufgab fir zolidd Strukturen ze kreéieren déi reng Legierungen enthalen, also musse mir d'Kontaminatioun vum Pulver vermeiden, zum Beispill mat Oxiden oder Nitriden.Am leschte Phänomen sinn dës Parameteren mat Flëssegkeet a Verbreedbarkeet verbonnen.Dofir kann all Ännerung vun den Eegeschafte vum Pulver zu enger net eenheetlecher Verdeelung vum Produkt féieren.
Daten aus rezente Publikatiounen weisen datt klassesch Flowmeter net adequat Informatioun iwwer d'Verdeelung vu Pulver am AM baséiert op dem Pulverbett.Wat d'Charakteriséierung vum Rohmaterial (oder Puder) ugeet, ginn et e puer relevant Miessmethoden um Maart, déi dës Ufuerderung erfëllen.De Stresszoustand an de Pulverflussfeld mussen d'selwecht sinn am Miessopbau an am Prozess.D'Präsenz vu Kompressive Lasten ass inkompatibel mat dem fräie Uewerflächefluss, deen an IM-Geräter a Schéier-Tester a klassesche Rheometer benotzt gëtt.
GranuTools huet e Workflow entwéckelt fir AM Pulver ze charakteriséieren.Eist Haaptziel ass all Geometrie mat engem präzise Prozess Simulatiounsinstrument ze equipéieren, an dësen Workflow gëtt benotzt fir d'Evolutioun vun der Pulverqualitéit a verschiddene Drockprozesser ze verstoen an ze verfolgen.Verschidde Standard Aluminiumlegierungen (AlSi10Mg) goufen fir verschidden Dauer bei verschiddenen thermesche Lasten (vun 100 bis 200 ° C) ausgewielt.
Thermesch Degradatioun kann kontrolléiert ginn andeems Dir d'Fäegkeet vum Pulver analyséiert fir eng elektresch Ladung ze sammelen.D'Pudder goufen analyséiert fir Flëssegkeet (GranuDrum Instrument), Verpackungskinetik (GranuPack Instrument) an elektrostatescht Verhalen (GranuCharge Instrument).Kohäsioun a Verpackungskinetikmiessunge si gëeegent fir d'Pudderqualitéit ze verfolgen.
Puder, déi einfach z'applizéieren, weisen niddereg Kohäsiounsindizes, während Puder mat enger schneller Fülldynamik mechanesch Deeler mat méi niddereger Porositéit produzéieren am Verglach mat méi schwéier ze fëllen Produkter.
No e puer Méint vun der Lagerung an eisem Laboratoire goufen dräi Aluminiumlegierungspulver mat ënnerschiddleche Partikelgréisstverdeelungen (AlSi10Mg) an eng 316L Edelstahlprobe ausgewielt, hei bezeechent als Proben A, B a C. D'Eegeschafte vun de Proben kënnen ënnerschiddlech vun anere Produzenten ënnerscheeden.Prouf Partikelgréisst Verdeelung gouf duerch Laser Diffraktiounsanalyse / ISO 13320 gemooss.
Well se d'Parameteren vun der Maschinn kontrolléieren, mussen d'Eegeschafte vum Pudder als éischt berücksichtegt ginn, a wann net geschmoltene Puder als kontaminéiert an onrecycléierbar ugesi ginn, ass d'additive Fabrikatioun net sou ekonomesch wéi een hoffentlech.Dofir ginn dräi Parameteren ënnersicht: Pulverfloss, Verpackungsdynamik an Elektrostatik.
D'Verbreedung ass verbonne mat der Uniformitéit an der "Glattheet" vun der Pulverschicht no der Recoating Operatioun.Dëst ass ganz wichteg well glat Flächen méi einfach ze drécken a kënne mam GranuDrum Tool mat Adhäsiounsindexmiessung iwwerpréift ginn.
Well Pore schwaach Punkten an engem Material sinn, kënne se zu Rëss féieren.Fëlldynamik ass den zweete Schlësselparameter well séier Füllpudder eng geréng Porositéit ubidden.Dëst Verhalen gëtt mat GranuPack mat engem Wäert vun n1/2 gemooss.
D'Präsenz vun elektresche Ladungen am Pulver erstellt kohäsiv Kräfte, déi zu der Bildung vun Agglomeraten féieren.GranuCharge moosst d'Fäegkeet vu Pulver fir eng elektrostatesch Ladung ze generéieren wann se a Kontakt mat ausgewielte Materialien wärend dem Flux sinn.
Wärend der Veraarbechtung kann GranuCharge d'Verschlechterung vum Flow viraussoen, zum Beispill wann Dir eng Schicht am AM formt.Also sinn déi kritt Miessunge ganz empfindlech op den Zoustand vun der Getreidefläch (Oxidatioun, Kontaminatioun a Rauhheet).D'Alterung vum erholl Pudder kann dann präzis quantifizéiert ginn (± 0,5 nC).
De GranuDrum ass eng programméiert Pulverflowmessmethod baséiert op dem rotéierende Trommelprinzip.D'Halschent vum Pulverprobe ass an engem horizontalen Zylinder mat transparenten Säitewänn enthale.D'Trommel dréit ëm seng Achs mat enger Wénkelgeschwindegkeet vun 2 bis 60 U/min, an d'CCD Kamera mécht Biller (vun 30 bis 100 Biller mat 1 Sekonn Intervalle).D'Loft / Pudder Interface gëtt op all Bild identifizéiert mat engem Randerkennungsalgorithmus.
Berechent déi duerchschnëttlech Positioun vun der Interface an d'Schwéngungen ronderëm dës duerchschnëttlech Positioun.Fir all Rotatiounsgeschwindegkeet gëtt de Stroumwénkel (oder "dynamesche Wénkel vun der Rou") αf aus der mëttlerer Interfacepositioun berechent, an den dynamesche Kohäsiounsfaktor σf assoziéiert mat Intergrainverbindung gëtt aus Interfaceschwankungen analyséiert.
De Stroumwénkel gëtt vun enger Rei vu Parameteren beaflosst: Reibung, Form a Kohäsioun tëscht Partikelen (van der Waals, elektrostatesch a kapillär Kräften).Kohäsiv Puder resultéieren zu intermittierend Flow, während net-viskos Pulver zu regelméissege Flux resultéieren.Niddereg Wäerter vum Flowwénkel αf entspriechen dem gudde Flow.En dynamesche Adhäsiounsindex no bei Null entsprécht engem net-kohäsive Pulver, sou datt d'Adhäsioun vum Pudder eropgeet, den Adhäsiounsindex eropgeet.
GranuDrum erlaabt Iech den éischte Wénkel vun der Lawin an d'Belaaschtung vum Pulver während dem Flow ze moossen, wéi och den Adhäsiounsindex σf an de Flowwinkel αf ofhängeg vun der Rotatiounsgeschwindegkeet.
Dem GranuPack seng Bulk Dicht, d'Tippdicht an d'Hausner Verhältnismiessungen (och bekannt als "Tapping Tests") sinn ideal fir Pulvercharakteriséierung wéinst hirer Liichtegkeet an der Messgeschwindegkeet.D'Dicht vum Pulver an d'Fäegkeet fir seng Dicht z'erhéijen si wichteg Parameteren während der Lagerung, Transport, Agglomeratioun, asw.
Dësen einfachen Test huet dräi grouss Nodeeler.D'Messung hänkt vum Bedreiwer of, an d'Füllmethod beaflosst den initialen Volume vum Pulver.Gesamtvolumen moossen kann zu eeschte Feeler an de Resultater féieren.Wéinst der Einfachheet vum Experiment hu mir d'Verdichtungsdynamik tëscht den initialen an endgültege Miessunge net berücksichtegt.
D'Behuele vum Pudder, deen an de kontinuéierleche Outlet gefüttert gouf, gouf mat automatiséiertem Ausrüstung analyséiert.Genau moossen den Hausner Koeffizient Hr, initial Dicht ρ(0) an final Dicht ρ(n) no n Klicks.
D'Zuel vun de Krunn ass normalerweis op n = 500 fixéiert.De GranuPack ass eng automatiséiert a fortgeschratt Tapping Dichtmessung baséiert op rezent dynamescher Fuerschung.
Aner Indexer kënne benotzt ginn, awer si ginn net hei geliwwert.De Pulver gëtt an e Metallröhre duerch e rigoréisen automatiséierten Initialiséierungsprozess gesat.D'Extrapolatioun vum dynamesche Parameter n1/2 an der maximaler Dicht ρ(∞) gouf aus der Verdichtungskurve geläscht.
E liichte huel Zylinder sëtzt uewen um Pulverbett fir de Pulver / Loft-Interface Niveau während der Verdichtung ze halen.De Röhre mat der Pulverprobe klëmmt op eng fix Héicht ΔZ a fällt fräi op enger Héicht, déi normalerweis op ΔZ = 1 mm oder ΔZ = 3 mm fixéiert ass, déi automatesch no all Touch gemooss gëtt.Berechent de Volume V vum Koup aus der Héicht.
D'Dicht ass de Verhältnis vun der Mass m zum Volume vun der Pulverschicht V. D'Mass vum Pulver m ass bekannt, d'Dicht ρ gëtt no all Impakt applizéiert.
Den Hausner Koeffizient Hr ass mat dem Verdichtungsfaktor verbonnen a gëtt duerch d'Equatioun Hr = ρ(500) / ρ(0) analyséiert, wou ρ(0) d'initial Massendicht ass an ρ(500) de berechente Flux no 500 Zyklen ass.Dicht Tap.Wann Dir d'GranuPack Method benotzt, sinn d'Resultater reproduzéierbar mat enger klenger Quantitéit Pudder (normalerweis 35 ml).
D'Eegeschafte vum Pudder an d'Eegeschafte vum Material, aus deem den Apparat gemaach gëtt, sinn Schlësselparameter.Wärend dem Floss ginn elektrostatesch Ladungen am Pulver generéiert wéinst dem triboelektreschen Effekt, wat den Austausch vun de Ladungen ass wann zwee Feststoffer a Kontakt kommen.
Wann de Pulver am Apparat fléisst, entsteet en triboelektreschen Effekt am Kontakt tëscht de Partikelen an am Kontakt tëscht de Partikelen an dem Apparat.
Beim Kontakt mat dem gewielte Material moosst de GranuCharge automatesch d'Quantitéit vun der elektrostatescher Ladung, déi am Pulver wärend dem Flow generéiert gëtt.D'Pulverprobe fléisst an de vibréierende V-Tube a fällt an e Faraday Coupe verbonne mat engem Elektrometer, deen d'Laascht moosst, déi kritt gëtt wéi de Pudder an de V-Röhre bewegt.Fir reproduzéierbar Resultater, benotzt e rotativen oder vibréierende Gerät fir V-Tubes dacks ze fidderen.
Den triboelektresche Effekt bewierkt datt een Objet Elektronen op senger Uewerfläch kritt an domat negativ gelueden gëtt, während en aneren Objet Elektrone verléiert an doduerch positiv gelueden gëtt.E puer Materialer kréien Elektrone méi einfach wéi anerer, an ähnlech verléieren aner Materialer Elektrone méi einfach.
Wéi eng Material gëtt negativ a wat positiv gëtt hänkt vun der relativer Tendenz vun de betraffene Materialien of fir Elektronen ze gewannen oder ze verléieren.Fir dës Trends ze representéieren, gouf d'triboelektresch Serie, déi an der Tabell 1 gewisen, entwéckelt.Material mat engem positiven Laden Trend an anerer mat engem negativen Laden Trend sinn opgezielt, a Material Methoden déi keng Verhalenstrend weisen sinn an der Mëtt vun der Tabell opgezielt.
Op der anerer Säit liwwert d'Tabell nëmmen Informatioun iwwer Trends am Ladeverhalen vu Materialien, sou datt GranuCharge erstallt gouf fir korrekt numeresch Wäerter fir d'Ladeverhalen vu Pulver ze bidden.
Verschidde Experimenter goufen duerchgefouert fir d'thermesch Zersetzung ze analyséieren.D'Probe goufen op 200 ° C fir eng bis zwou Stonnen plazéiert.De Pulver gëtt dann direkt mat GranuDrum (waarme Numm) analyséiert.De Pulver gouf dann an engem Container plazéiert bis d'Ëmfeldstemperatur erreecht huet an duerno mat GranuDrum, GranuPack a GranuCharge (dh "kalt") analyséiert.
Raw Echantillon goufen analyséiert mat GranuPack, GranuDrum a GranuCharge bei der selwechter Raumfiichtegkeet / Temperatur (dh 35,0 ± 1,5% RH an 21,0 ± 1,0 °C Temperatur).
De Kohäsiounsindex berechent d'Flëssegkeet vu Pulver a korreléiert mat Verännerungen an der Positioun vun der Interface (Pulver / Loft), wat nëmmen dräi Kontaktkräften ass (van der Waals, Kapillar- an elektrostatesch Kräfte).Virum Experiment goufen d'relativ Loftfiichtegkeet (RH,%) an Temperatur (°C) opgeholl.Duerno gouf de Pulver an d'Trommel gegoss, an d'Experiment huet ugefaang.
Mir hunn ofgeschloss datt dës Produkter net ufälleg sinn fir Agglomeratioun wann Dir thixotropesch Parameter berécksiichtegt.Interessanterweis huet de thermesche Stress d'rheologesch Verhalen vun de Pulver vun de Proben A a B geännert vu Schéierverdickung bis Schéierdënnung.Op der anerer Säit goufen d'Probe C an SS 316L net vun der Temperatur beaflosst an hunn nëmmen d'Schéierverdickung gewisen.All Pudder hat eng besser Verbreedbarkeet (dh manner Kohäsiounsindex) no Heizung a Ofkillung.
Den Temperatureffekt hänkt och vum spezifesche Gebitt vun de Partikelen of.Wat méi héich d'thermesch Konduktivitéit vum Material ass, dest méi grouss ass den Effekt op d'Temperatur (dh ???225°?=250?.?-1.?-1) an ???316?.225°?=19?.?-1.?-1) Wat de Partikel méi kleng ass, wat den Effekt vun der Temperatur méi grouss ass.Aluminiumlegierungspulver sinn exzellent fir Héichtemperaturapplikatioune wéinst hirer verstäerkter Verbreedbarkeet, a souguer gekillte Exemplare erreechen besser Flëssegkeet wéi déi ursprénglech Puder.
Fir all GranuPack Experiment gouf d'Mass vum Pulver virun all Experiment opgeholl, an d'Probe gouf 500 Mol mat enger Auswierkungsfrequenz vun 1 Hz mat engem fräie Fall vun 1 mm an der Messzell (Auswierkungsenergie ∝) getraff.D'Probe gëtt an d'Moosszell ausgeliwwert no de Benotzer-onofhängege Softwareinstruktiounen.Duerno goufen d'Messungen zweemol widderholl fir d'Reproduzibilitéit ze bewäerten an d'Moyenne an d'Standardabweichung unzefroen.
Nodeems d'GranuPack Analyse ofgeschloss ass, initial Bulk Dicht (ρ(0)), Finale Bulk Dicht (bei multiple Krunn, n = 500, dh ρ(500)), Hausner Verhältnis/Carr Index (Hr/Cr) an zwee Registréierungsparameter (n1/2 an τ) verbonne mat Verdichtungskinetik.Déi optimal Dicht ρ(∞) gëtt och gewisen (kuckt Anhang 1).D'Tabell hei ënnen restrukturéiert d'experimentell Donnéeën.
Figuren 6 an 7 weisen d'Gesamtverdichtungskurve (Massdicht versus Zuel vun Auswierkungen) an den n1/2/Hausner Parameterverhältnis.Feeler Baren berechent mat der Moyenne sinn op all Kéier gewisen, a Standard deviations sech duerch repeatability Tester berechent.
Den 316L Edelstahlprodukt war dat schwéierst Produkt (ρ(0) = 4.554 g/mL).Wat d'Tappendicht ugeet, bleift SS 316L dat schwéierst Pudder (ρ (n) = 5.044 g / ml), gefollegt vun Sample A (ρ (n) = 1.668 g / ml), gefollegt vun Sample B (ρ (n) = 1.668 g / ml)./ml) (n) = 1,645 g/ml).Prouf C war déi niddregst (ρ(n) = 1,581 g/ml).Laut der Bulk Dicht vum initialen Pulver gesi mir datt d'Probe A déi liichst ass, a berücksichtegt d'Feeler (1.380 g / ml), Proben B a C hunn ongeféier dee selwechte Wäert.
Wéi de Pulver erhëtzt gëtt, fällt säin Hausner-Verhältnis erof, an dëst geschitt nëmme mat Proben B, C, an SS 316L.Fir Prouf A war et net méiglech ze maachen wéinst der Gréisst vun de Feelerbalken.Fir n1/2 ass de parametreschen Trend ënnersträichen méi komplex.Fir Probe A an SS 316L ass de Wäert vun n1 / 2 no 2 h bei 200 ° C erofgaang, während fir Pulver B a C no der thermescher Belaaschtung eropgaang ass.
E Schwéngungsfeeder gouf fir all GranuCharge Experiment benotzt (kuckt Figur 8).Benotzt 316L Edelstahl Réier.Miessunge goufen 3 Mol widderholl fir d'Reproduktioun ze bewäerten.D'Gewiicht vum Produkt dat fir all Messung benotzt gouf war ongeféier 40 ml a kee Pudder gouf no der Messung erëmfonnt.
Virum Experiment goufen d'Gewiicht vum Pulver (mp, g), relativer Loftfiichtegkeet (RH,%) an Temperatur (°C) opgeholl.Am Ufank vum Test gouf d'Laaschtdicht vum primäre Pudder (q0 an µC / kg) gemooss andeems de Pulver an enger Faraday Coupe plazéiert gouf.Schlussendlech gouf d'Pulvermass fixéiert an d'endgülteg Ladungsdicht (qf, µC / kg) an Δq (Δq = qf - q0) um Enn vum Experiment goufen berechent.
Déi rau GranuCharge Daten ginn an der Tabell 2 an der Figur 9 gewisen (σ ass d'Standardabweichung berechent aus de Resultater vum Reproduzibilitéitstest), an d'Resultater ginn als Histogramm gewisen (nëmmen q0 an Δq ginn gewisen).SS 316L huet déi ënnescht initial charge;dëst kann wéinst der Tatsaach sinn, datt dëst Produkt déi héchste PSD huet.Wann et ëm d'initial Belaaschtung vum primäre Aluminiumlegierungspulver kënnt, kënne keng Conclusiounen gezunn ginn wéinst der Gréisst vun de Feeler.
Nom Kontakt mat engem 316L Edelstahl Päif, krut Prouf A déi mannst Betrag vun charge, iwwerdeems Pudder B an C weisen engem ähnlechen Trend, wann SS 316L Pudder géint SS 316L reift, war eng Ladung Dicht no bei 0 fonnt (kuckt triboelectric Serie).Produkt B ass nach ëmmer méi gelueden wéi A. Fir Probe C geet den Trend weider (positiv initial Charge an Final Charge no Leck), awer d'Zuel vun de Chargen klëmmt no der thermescher Degradatioun.
No 2 Stonnen thermesche Belaaschtung bei 200 °C gëtt d'Behuele vum Pulver ganz interessant.An de Proben A a B ass d'initial Ladung erofgaang an d'Finale Ladung ass vun negativ op positiv verréckelt.SS 316L Pulver hat déi héchst initial Ladung a seng Ladungsdicht Ännerung gouf positiv awer blouf niddereg (dh 0.033 nC / g).
Mir hunn den Effekt vun der thermescher Degradatioun op d'kombinéiert Verhalen vun der Aluminiumlegierung (AlSi10Mg) an 316L Edelstahlpulver ënnersicht, während d'originell Puder no 2 Stonnen bei 200 ° C an der Loft analyséiert goufen.
D'Benotzung vu Pulver bei erhöhten Temperaturen kann d'Produktflëssegkeet verbesseren, en Effekt dee méi wichteg schéngt fir Puder mat héije spezifesche Beräich a Material mat héijer thermescher Konduktivitéit.GranuDrum gouf benotzt fir de Flow ze evaluéieren, GranuPack gouf fir dynamesch Verpackungsanalyse benotzt, a GranuCharge gouf benotzt fir d'Triboelektrizitéit vu Pulver am Kontakt mat 316L Edelstahlpipe ze analyséieren.
Dës Resultater goufen mat GranuPack bestëmmt, wat eng Verbesserung vum Hausner Koeffizient fir all Pudder (mat Ausnam vun der Probe A, wéinst der Gréisst vun de Feeler) nom thermesche Stressprozess gewisen huet.Kee kloeren Trend gouf fir de Verpackungsparameter (n1/2) fonnt, well e puer Produkter eng Erhéijung vun der Verpackungsgeschwindegkeet weisen, anerer hunn e contrastesche Effekt (zB Proben B a C).