Uurides hüdroksüpropüülmetüültselluloosi (HPMC) erinevate annuste mõju 3D-printimismördi trükitavusele, reoloogilistele omadustele ja mehaanilistele omadustele, arutati HPMC sobivat annust ja analüüsiti selle mõju mehhanismi koos mikroskoopilise morfoloogiaga. Tulemused näitavad, et mördi voolavus väheneb HPMC sisalduse suurenemisega, st ekstrudeeritavus väheneb HPMC sisalduse suurenemisega, kuid voolavuse säilivus paraneb. Ekstrudeeritavus; kuju säilitamise kiirus ja läbitungimiskindlus omakaalu all suurenevad oluliselt HPMC sisalduse suurenemisega, st HPMC sisalduse suurenemisega paraneb virnastatavus ja pikeneb printimisaeg; reoloogia seisukohast suurenes HPMC sisalduse suurenemisega suspensiooni näiv viskoossus, voolavuspiir ja plastiline viskoossus oluliselt ning virnastatavus paranes; tiksotroopia esmalt suurenes ja seejärel vähenes HPMC sisalduse suurenemisega ning trükitavus paranes. HPMC sisalduse suurenemine Liiga kõrge sisaldus suurendab mördi poorsust ja tugevust. Soovitatav on, et HPMC sisaldus ei ületaks 0,20%.
Viimastel aastatel on 3D-printimise (tuntud ka kui "lisandite tootmine") tehnoloogia kiiresti arenenud ja seda on laialdaselt kasutatud paljudes valdkondades, nagu biotehnoloogia, lennundus ja kunstiline looming. 3D-printimise tehnoloogia vormivaba protsess on oluliselt parandanud materjalide ja konstruktsioonide projekteerimise paindlikkust ning automatiseeritud ehitusmeetodit. See mitte ainult ei säästa oluliselt tööjõudu, vaid sobib ka ehitusprojektideks erinevates karmides keskkondades. 3D-printimise tehnoloogia ja ehitusvaldkonna kombinatsioon on uuenduslik ja paljutõotav. Praegu on tsemendipõhiste materjalide 3D-printimise tüüpilised protsessid ekstrusioonvirnastusprotsess (sealhulgas kontuurprotsess kontuuride meisterdamine) ja betooni trükkimine ja pulberliimimisprotsess (D-kuju protsess). Nende hulgas on ekstrusioonvirnastusprotsessil eelised, näiteks väike erinevus traditsioonilisest betooni vormimisprotsessist, suurte komponentide kõrge teostatavus ja ehituskulud. Vähemoluliseks eeliseks on saanud tsemendipõhiste materjalide 3D-printimise tehnoloogia praegused uurimisvaldkonnad.
3D-printimisel „tindimaterjalidena” kasutatavate tsemendipõhiste materjalide puhul erinevad nende toimivusnõuded üldiste tsemendipõhiste materjalide omadest: ühelt poolt on värskelt segatud tsemendipõhiste materjalide töödeldavusele teatud nõuded ja ehitusprotsess peab vastama sujuva ekstrusiooni nõuetele. Teisest küljest peab ekstrudeeritud tsemendipõhine materjal olema virnastatav, st see ei varise ega deformeeru oluliselt oma raskuse ja ülemise kihi rõhu mõjul. Lisaks sellele, 3D-printimise lamineerimisprotsess tagab kihtidevahelise kihi hea mehaanilise omaduse, peaks 3D-printimise ehitusmaterjalidel olema ka hea nakkuvus. Kokkuvõttes on ekstrudeeritavuse, virnastatavuse ja kõrge nakkuvuse disain kavandatud samaaegselt. Tsemendipõhised materjalid on üks 3D-printimistehnoloogia rakendamise eeltingimusi ehituses. Tsemendipõhiste materjalide hüdratsiooniprotsessi ja reoloogiliste omaduste reguleerimine on kaks olulist viisi ülaltoodud printimistulemuste parandamiseks. Tsemendipõhiste materjalide hüdratsiooniprotsessi reguleerimine. Seda on keeruline rakendada ja see võib kergesti tekitada probleeme, näiteks torude ummistumist; reoloogiliste omaduste reguleerimine peab säilitama voolavuse trükiprotsessi ajal ja struktureerimiskiiruse pärast ekstrusioonvormimist. Praeguses uurimistöös kasutatakse tsemendipõhiste materjalide reoloogiliste omaduste reguleerimiseks sageli viskoossuse modifikaatoreid, mineraalseid lisandeid, nanosavi jne, et saavutada parem trükitulemus.
Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC) on levinud polümeerpaksendaja. Molekulaarahela hüdroksüül- ja eetrisidemeid saab vesiniksidemete kaudu ühendada vaba veega. Selle lisamine betooni võib tõhusalt parandada selle sidusust ja veepeetust. Praegu keskenduvad uuringud HPMC mõju kohta tsemendipõhiste materjalide omadustele peamiselt selle voolavusele, veepeetusele ja reoloogiale ning 3D-printimise tsemendipõhiste materjalide omaduste (näiteks ekstrudeeritavus, virnastatavus jne) kohta on tehtud vähe uuringuid. Lisaks ei ole 3D-printimise ühtsete standardite puudumise tõttu veel kehtestatud tsemendipõhiste materjalide prinditavuse hindamismeetodit. Materjali virnastatavust hinnatakse olulise deformatsiooniga prinditavate kihtide arvu või maksimaalse printimiskõrguse järgi. Ülaltoodud hindamismeetodid on subjektiivsed, universaalsed ja kohmakad. Toimivuse hindamise meetodil on suur potentsiaal ja väärtus insenerirakendustes.
Selles artiklis lisati tsemendipõhistesse materjalidesse erinevaid HPMC annuseid mördi trükitavuse parandamiseks ning HPMC annuse mõju 3D-printimismördi omadustele hinnati põhjalikult, uurides trükitavust, reoloogilisi omadusi ja mehaanilisi omadusi. Lähtudes sellistest omadustest nagu voolavus, valiti hindamistulemuste põhjal printimise kontrollimiseks optimaalse koguse HPMC-ga segatud mört ja testiti trükitud eseme asjakohaseid parameetreid; proovi mikroskoopilise morfoloogia uuringu põhjal uuriti trükimaterjali jõudluse evolutsiooni sisemist mehhanismi. Samal ajal loodi 3D-printimiseks mõeldud tsemendipõhine materjal. Prinditava jõudluse põhjalik hindamismeetod, et edendada 3D-printimistehnoloogia rakendamist ehitusvaldkonnas.
Postituse aeg: 27. september 2022