Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզի ազդեցությունը 3D տպագրական շաղախի հատկությունների վրա

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզի (HPMC) տարբեր դեղաչափերի ազդեցությունը 3D տպագրական շաղախի տպագրելիության, ռեոլոգիական հատկությունների և մեխանիկական հատկությունների վրա ուսումնասիրելով՝ քննարկվել է HPMC-ի համապատասխան դեղաչափը, և դրա ազդեցության մեխանիզմը վերլուծվել է մանրադիտակային ձևաբանության հետ համատեղ։ Արդյունքները ցույց են տալիս, որ շաղախի հեղուկությունը նվազում է HPMC-ի պարունակության աճին զուգընթաց, այսինքն՝ արտամղելիությունը նվազում է HPMC-ի պարունակության աճին զուգընթաց, բայց հեղուկությունը պահպանելու ունակությունը բարելավվում է։ Արտամղելիությունը, ձևի պահպանման արագությունը և սեփական քաշի տակ ներթափանցման դիմադրությունը զգալիորեն աճում են HPMC պարունակության աճին զուգընթաց, այսինքն՝ HPMC պարունակության աճին զուգընթաց, շերտավորման ունակությունը բարելավվում է, և տպագրության ժամանակը երկարանում է։ Ռեոլոգիայի տեսանկյունից, HPMC պարունակության աճին զուգընթաց, շաղախի ակնհայտ մածուցիկությունը, հոսունության լարվածությունը և պլաստիկ մածուցիկությունը զգալիորեն աճել են, և շերտավորման ունակությունը բարելավվել է։ Թիքսոտրոպիան նախ աճել է, ապա նվազել HPMC պարունակության աճին զուգընթաց, և տպագրելիությունը բարելավվել է։ HPMC-ի պարունակության աճ։ Չափազանց բարձր պարունակությունը կհանգեցնի շաղախի ծակոտկենության և ամրության աճի։ Խորհուրդ է տրվում, որ HPMC-ի պարունակությունը չգերազանցի 0.20%-ը։

Վերջին տարիներին եռաչափ տպագրության (հայտնի է նաև որպես «հավելումային արտադրություն») տեխնոլոգիան արագ զարգացել է և լայնորեն կիրառվել է բազմաթիվ ոլորտներում, ինչպիսիք են կենսաինժեներիան, ավիատիեզերական արդյունաբերությունը և գեղարվեստական ​​ստեղծագործությունը: Եռաչափ տպագրության տեխնոլոգիայի ոչ կաղապարային գործընթացը զգալիորեն բարելավել է նյութերի և կառուցվածքային նախագծման ճկունությունը, իսկ դրա ավտոմատացված կառուցման մեթոդը ոչ միայն զգալիորեն խնայում է աշխատուժը, այլև հարմար է տարբեր կոշտ միջավայրերում շինարարական նախագծերի համար: Եռաչափ տպագրության տեխնոլոգիայի և շինարարության ոլորտի համադրությունը նորարարական և խոստումնալից է: Ներկայումս ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի եռաչափ տպագրության ներկայացուցչական գործընթացներն են էքստրուզիոն դարսման գործընթացը (ներառյալ կոնտուրային գործընթացը՝ կոնտուրային մշակումը) և բետոնի տպագրությունը և փոշեպատման գործընթացը (D-ձևի գործընթաց): Դրանց թվում էքստրուզիոն դարսման գործընթացը, որն ունի ավանդական բետոնի ձուլման գործընթացից փոքր տարբերության, մեծ չափի բաղադրիչների բարձր իրագործելիության և շինարարության ծախսերի առավելությունները: Ցածր առավելությունը դարձել է ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի եռաչափ տպագրության տեխնոլոգիայի ներկայիս հետազոտական ​​կենտրոնները:

Ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի համար, որոնք օգտագործվում են որպես «թանաքային նյութեր» 3D տպագրության համար, դրանց կատարողականի պահանջները տարբերվում են ընդհանուր ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի պահանջներից. մի կողմից, կան որոշակի պահանջներ թարմ խառնված ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի աշխատունակության համար, և շինարարության գործընթացը պետք է համապատասխանի հարթ էքստրուզիայի պահանջներին: Մյուս կողմից, էքստրուզացված ցեմենտի վրա հիմնված նյութը պետք է լինի դարսվող, այսինքն՝ այն չի փլուզվի կամ զգալիորեն չի դեֆորմացվի իր սեփական քաշի և վերին շերտի ճնշման ազդեցության տակ: Բացի այդ, 3D տպագրության լամինացման գործընթացը շերտերի միջև շերտեր է ստեղծում: Շերտերի միջերեսային տարածքի լավ մեխանիկական հատկություններն ապահովելու համար 3D տպագրության շինանյութերը պետք է ունենան նաև լավ կպչունություն: Ամփոփելով՝ էքստրուզիայի, դարսվողության և բարձր կպչունության նախագծումը նախագծվում է միաժամանակ: Ցեմենտի վրա հիմնված նյութերը շինարարության ոլորտում 3D տպագրության տեխնոլոգիայի կիրառման նախադրյալներից մեկն են: Ցեմենտային նյութերի հիդրատացիայի գործընթացի և ռեոլոգիական հատկությունների կարգավորումը վերը նշված տպագրության կատարողականությունը բարելավելու երկու կարևոր եղանակ է: Ցեմենտային նյութերի հիդրատացիայի գործընթացի կարգավորումը դժվար է իրականացնել և հեշտ է խնդիրներ առաջացնել, ինչպիսիք են խողովակների խցանումը, և ռեոլոգիական հատկությունների կարգավորումը անհրաժեշտ է տպագրության գործընթացի ընթացքում հեղուկությունը և էքստրուզիոն ձուլումից հետո կառուցվածքավորման արագությունը պահպանելու համար: Ներկայիս հետազոտություններում մածուցիկության մոդիֆիկատորները, հանքային խառնուրդները, նանոկավերը և այլն հաճախ օգտագործվում են ցեմենտային հիմքով նյութերի ռեոլոգիական հատկությունները կարգավորելու համար՝ ավելի լավ տպագրական արդյունավետություն ապահովելու համար:

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզը (HPMC) տարածված պոլիմերային խտացուցիչ է: Մոլեկուլային շղթայի վրա առկա հիդրօքսիլային և եթերային կապերը կարող են միացվել ազատ ջրի հետ ջրածնային կապերի միջոցով: Բետոնի մեջ դրա ներմուծումը կարող է արդյունավետորեն բարելավել դրա կպչունությունը և ջրի պահպանումը: Ներկայումս ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի հատկությունների վրա HPMC-ի ազդեցության վերաբերյալ հետազոտությունները հիմնականում կենտրոնացած են դրա հոսունության, ջրի պահպանման և ռեոլոգիայի վրա ազդեցության վրա, և քիչ հետազոտություններ են կատարվել ցեմենտի վրա հիմնված 3D տպագրության նյութերի հատկությունների վերաբերյալ (օրինակ՝ էքստրուդացիայի, շերտավորման և այլն): Բացի այդ, 3D տպագրության համար միասնական ստանդարտների բացակայության պատճառով, ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի տպագրելիության գնահատման մեթոդը դեռևս չի հաստատվել: Նյութի շերտավորման հնարավորությունը գնահատվում է տպելի շերտերի քանակով՝ զգալի դեֆորմացիայով կամ տպագրության առավելագույն բարձրությամբ: Վերոնշյալ գնահատման մեթոդները ենթակա են բարձր սուբյեկտիվության, թույլ ունիվերսալության և բարդ գործընթացի: Արդյունավետության գնահատման մեթոդը մեծ ներուժ և արժեք ունի ճարտարագիտական ​​կիրառման մեջ:

Այս աշխատանքում ցեմենտի վրա հիմնված նյութերի մեջ ներմուծվել են HPMC-ի տարբեր դեղաչափեր՝ շաղախի տպագրելիությունը բարելավելու համար, և HPMC դեղաչափի ազդեցությունը 3D տպագրության շաղախի հատկությունների վրա համապարփակ գնահատվել է՝ ուսումնասիրելով տպագրելիությունը, ռեոլոգիական հատկությունները և մեխանիկական հատկությունները: Հոսունության նման հատկությունների հիման վրա գնահատման արդյունքների հիման վրա տպագրության ստուգման համար ընտրվել է HPMC-ի օպտիմալ քանակի հետ խառնված շաղախը, և փորձարկվել են տպագիր միավորի համապատասխան պարամետրերը. նմուշի մանրադիտակային ձևաբանության ուսումնասիրության հիման վրա ուսումնասիրվել է տպագրական նյութի կատարողականի զարգացման ներքին մեխանիզմը: Միաժամանակ, մշակվել է 3D տպագրության ցեմենտի վրա հիմնված նյութը: Տպելի կատարողականի համապարփակ գնահատման մեթոդ՝ շինարարության ոլորտում 3D տպագրության տեխնոլոգիայի կիրառումը խթանելու համար: