پرینت سه بعدی سرامیک
پرینت سه بعدی سرامیک
به منظور ساختن قطعه های سرامیکی به صورت پیشرفته و سفارشی شده، از روش های گوناگون تولید استفاده می شود. هزینه ی ساخت قطعه های سرامیکی پایین است و در طراحی آن می توان از روش های مختلفی بهره برد.
از خواص مرتبط با مواد سرامیکی پیشرفته می توان به مواردی از قبیل استحکام بالا، مقاومت قابل توجه در برابر سایش، عایق بودن از نظر الکتریکی و حرارتی، مقاومت در برابر دمای بالا و دیگر موارد اشاره کرد.
در صورتی که در طرح های صنعتی، نیاز به استفاده از مواد محکم باشد، می بایست از مواد سرامیکی پیشرفته استفاده کرد. مواد پیشرفته سرامیکی از خواص گوناگون حرارتی، الکتریکی و نیز سازگاری با محیط زیست برخوردار هستند.
به همین دلیل است که از آن ها می توان به منظور ساخت پروتز های مصنوعی در پزشکی، سپرهای مستحکم برای ماهواره ها، انواع حسگر ها، مهر و موم های مورد استفاده در تولید خودرو و دیگر موارد اشاره کرد
سرامیک را می بایست با استفاده از قالب های گران قیمت تولید کرد. در چنین شرایطی می بایست در نظر داشته باشید که نمی توان قطعات سرامیکی را در مقیاس های کوچک تولید نمود. شما می توانید از افزودنی های سرامیکی به همراه تولید قطعه های سرامیکی پیشرفته با هزینه ی مناسب و صرفه جویی در زمان تولید استفاده کنید.
به منظور بهینه سازی در روند تولید محصولات، می بایست تولید اجزا و قطعات بسیار پیچیده ای را در نظر داشته باشید. سرامیک های پیشرفته ای که در تولید دستگاه های چاپگر سه بعدی به کار می روند، در قیاس با روش های سنتی از انعطاف پذیری بالاتری برخوردار هستند و می توانند شکل های هندسی گوناگونی را تولید کنند.
در این مقاله به کاربرد های گوناگون فتوپلیمریزاسیون مخزن های سرامیکی، مراحل گوناگون مورد نظر در فرآیند و نیز ملاحظات گوناگونی خواهیم پرداخت.
پرینت سه بعدی سرامیک
با استفاده از فناوری های گوناگون از قبیلbinder jet، SLS می توان به تولید افزودنی های سرامیکی اقدام نمود.
باید در نظر داشت که تمامی این فناوری ها را نمی توان به منظور تولید قطعه های متراکم مورد استفاده قرار داد. پس کاربرد استفاده از این فناوری ها محدودیت های خود را نیز به همراه دارد.
از طرف دیگر، شما می توانید با استفاده از فتوپلیمریزاسیون VAT که شناخته شده ترین و کامل ترین فناوری به منظور ساخت افزودنی برای سرامیک ها است، اقدام به تولید قطعه های ساختاری متراکم نمایید.
دلیل استفاده از فتوپلیمریزاسیون VAT، قابلیت آن در تولید قطعه های برخوردار از کیفیت بالا، وضوح بی نظیر و کارایی بالا است. بر اساس استاندارد جهانی ISO/ASTM 52900:20 این فرآیند به گونه ای است که در آن فتوپلیمر مایع توسط نور مورد آماده سازی واقع می شود. از فرآیند های مورد نظر در این راستا می توان به DLP یا SLA اشاره کرد. این فناوری ها در چاپگر های سه بعدی رزینی مورد استفاده قرار می گیرند.
برنامه های کاربردی
Lithoz’s LithaBone HA 400 امکان کاشت جایگزین استخوان را فراهم می کند (منبع: Lithoz)
با استفاده از فرآیند فتوپلیمریزاسیون در ساخت مخازن سرامیکی، شما می توانید با هزینه ی کمتری نسبت به ساختن قطعه های سرامیکی به صورت سفارشی اقدام نمایید. در این حالت، شما از بابت طراحی شکل مربوط به قطعات نیز آسوده خاطر خواهید بود. از برخی از محصولاتی که در حوزه های گوناگون به این شیوه تولید شده اند، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
پرینت سه بعدی سرامیک
در ساخت تجهیزات مربوط به دندانپزشکی با استفاده از سرامیک می توان به ترمیم آسیب های دندانی پرداخت. با استفاده از فرآیند فتوپلیمریزاسیون VAT و نیز با بهره گیری از موادی مانند زیرکونیا، آلومینا و مواد شیشه سرامیک، می توان نسبت به ساخت انواع روکش ها برای دندان ها اقدام کرد.
شما می توانید در این راستا از طرح ها و راه حل های گوناگون به منظور تولید روکش های آناتومیک برای ترمیم دندان ها همراه با استحکام و زیبایی قابل توجه استفاده کنید.
مهندسی بافت
پرینت سه بعدی سرامیک
ساختن تجهیزات گوناگون به منظور ترمیم کردن استخوان های ساخته شده از جنس بیوسرامیک، یکی از موضوعاتی است که در مهندسی بافت مطرح است. شما می توانید با استفاده از فرآیند فتوپلیمریزاسیون VAT نسبت به تقلید ساختار های مربوط به استخوان های دیگر موجودات از قبیل استخوان ترابکولار گاو را در هندسه های گوناگون و با ایجاد تغییر در ترکیب های شیمیایی فراهم نمایید. البته این فناوری هنوز به تولید محافظ هایی برای جمجمه یا فک بالا دست نیافته است.
سایر کاربردهای مهندسی
از نظر هندسی می توان طرح های بهتر و نوینی را برای زمینه های گوناگون مهندسی از قبیل مبدل های حرارتی و کاربرد های کاتالیزوری به دست آورد. از کاربرد های کاتالیزوری مورد نظر می توان به کاربرد های کاتالیزور ها در ساخت خودرو ها و نیز کاربرد های بیوکاتالیستی اشاره کرد.
استفاده از اجزایی که به صورت سفارشی و ویژه طراحی و ساخته شده باشد، می تواند به کارایی هر چه بیشتر انواع فرآیند ها کمک کند. استفاده از این امکانات همچنین موجبات سود بیشتر و فعال نمودن کاربرد های نوین را فراهم می کند.
پرینت سه بعدی سرامیک
افرادی که به تامین قطعات مرتبط با دستگاه های چاپ سه بعدی اقدام می کنند، مواد خام را که با تجهیزات مورد نظر آن ها ارتباط دارد، عرضه می کنند. به این منظور شما می توانید به راحتی به مواد گوناگونی از قبیل اکسید زیرکونیوم، اکسید آلومینیوم، هیدروکسی آپاتیت و دیگر موارد مرتبط با ساخت چاپگر های سه بعدی سرامیکی دسترسی پیدا کنید.
افراد بسیاری از سراسر دنیا به منظور بهینه سازی مواد خام معرفی شده در تلاش هستند. برخی از دیگر محققان نیز توانسته اند فرمول های مربوط به سوسپانسیون های سرامیکی را برای فرآیند فتوپلیمریزاسیون VAT به دست آورند.
به منظور انجام فرآیند فتوپلیمریزاسیون VAT از نوعی از سرامیک های سوسپانسیونی استفاده می شود. این سوسپانسیون، از مواد گوناگونی تشکیل شده است که از جمله ی آن ها می توان به مخلوط دارای رزین و حساس به تابش نور، پودر سرامیک و دیگر مواد افزودنی اشاره کرد. الزامات فرآیند از قبیل برخورداری از میزان قابل توجه پر کننده ی سرامیکی، ویسکوزیته ی متوسط و دیگر موارد می بایست توسط سوسپانسیون رعایت شود.
به دست آوردن و محقق کردن همه ی الزامات فرآیند ساده نیست. هر قدر میزان جامد بودن فاز ماده بالاتر برود، ویسکوزیته نیز قاعدتا بیشتر خواهد شد. در نظر داشته باشید که می بایست سوسپانسیونی را تهیه کنید که رسوب ناچیزی داشته باشد.
در بررسی ژئوپلیتیکی می بایست اجزای تعلیق را با دقت انتخاب و بررسی کرد. به عنوان نمونه، اندازه و مساحت سطح ذره های سرامیکی باید مناسب باشد. پراکندگی این ذرات نیز می بایست به نحو مطلوب انجام شود؛ چرا که در برقراری تعامل میان پودر سرامیک و رزین بسیار تاثیرگذار است.
در صورتی که بخواهید سوسپانسیون را به صورت همگن آماده کنید، می بایست آن را به صورت مناسب آماده سازی نمایید. مخلوط مواد خام را می بایست در مدت چند ساعت در آسیاب های مخصوص آماده سازی نمود.
پرینت سه بعدی سرامیک
چاپگر سه بعدی سرامیکی 3DCeram، C100 Easy (منبع: 3DCeram Sinto از طریق YouTube)
سوسپانسیون های سرامیکی به میزان زیادی مواد جامد را بارگیری می کنند که همین موضوع موجبات تولید ماده های چسبناک و خام را فراهم می آورد. این ویژگی باعث دشوار شدن ایجاد لایه ها در فرآیند پلیمریزاسیون VAT خواهد شد. به این منظور، بسیاری از چاپگر های سه بعدی رزینی نمی توانند سرامیک های پیشرفته را تولید کنند. پیش از شروع کار با این مواد می بایست از تجهیزات گوناگون با سامانه های دارای پوشش مجدد اختصاصی استفاده کرد.
پس پردازش
بسته به کوره جعبه ای، پس پردازش می تواند بیش از 1500 درجه سانتیگراد باشد (منبع: Thermo Fisher)
فرآیند فتوپلیمریزاسیون که در مخازن سرامیکی صورت می گیرد، فرآیندی غیر مستقیم است. این پس پردازش در کوره صورت می گیرد و تحت عنوان یک عملیات حرارتی مطرح است. در عکس بالا نیز می توانید این فرآیند را مشاهده کنید.
ابتدا می بایست تجزیه ی حرارتی برای رزین و دیگر مواد افزودنی صورت گیرد. فرآیند انجام این کار جداسازی نام دارد. پس از آن مرحله ی تف جوشی صورت می گیرد. بدنه ها در این بخش می بایست تحت دماهای بیشتری باشند (این دما ممکن است از 1500 درجه ی سانتی گراد بالاتر برود). این فرآیند می بایست با هدف فزونی یافتن چگالی قطعه های سرامیکی و بدون ذوب شدن ذره ها به طور کامل انجام شود.
پس پردازش متشکل از یکی از عوامل کلیدی در دست یابی به قطعه های سرامیکی با کیفیت بالا، پیاده سازی مطلوب فرآیند پس پردازش است. بخشی از دستگاه چاپ سه بعدی، مقدار قابل توجهی را از مواد آلی ارائه می کند تا حذف شوند. پس پردازش مرحله ای است که نیاز به زمان قابل توجهی دارد. ممکن است این مرحله چندین ساعت به طول بیانجامد. امروزه تحقیقات قابل توجهی به منظور بهینه سازی فرآیند پس پردازش صورت پذیرفته است. عوامل گوناگونی در تعیین مدت زمان کل فرآیند تاثیرگذار هستند. از جمله ی این عوامل می توان به مقدار مواد مورد استفاده، ویژگی های تجزیه حرارتی مواد، هندسه و شکل قطعه و دیگر موارد اشاره کرد.
