Гидроксипропил метилцеллюлозаның (HPMC) әртүрлі дозаларының 3D басып шығару ерітіндісінің басып шығару қабілетіне, реологиялық қасиеттеріне және механикалық қасиеттеріне әсерін зерттеу арқылы HPMC тиісті дозасы талқыланды және оның әсер ету механизмі микроскопиялық морфологиямен бірге талданды. Нәтижелер HPMC құрамының артуымен ерітіндінің сұйықтығы төмендейтінін, яғни HPMC құрамының артуымен экструзиялық қабілеті төмендейтінін, бірақ сұйықтықты сақтау қабілеті жақсаратынын көрсетеді. Экструзиялық; пішінді сақтау жылдамдығы және өзіндік салмақ астында ену кедергісі HPMC құрамының артуымен айтарлықтай артады, яғни HPMC құрамының артуымен қабаттасу жақсарады және басып шығару уақыты ұзарады; реология тұрғысынан HPMC құрамының артуымен суспензияның көрінетін тұтқырлығы, беріктік кернеуі және пластикалық тұтқырлығы айтарлықтай артты және қабаттасу жақсарды; тиксотропия алдымен HPMC құрамының артуымен артты, содан кейін төмендеді және басып шығару мүмкіндігі жақсарды; HPMC мөлшерінің жоғарылауы ерітіндінің кеуектілігінің артуына және беріктігінің жоғарылауына әкеледі. HPMC мөлшері 0,20%-дан аспауы ұсынылады.
Соңғы жылдары 3D басып шығару («қосымша өндіріс» деп те аталады) технологиясы тез дамып, биоинженерия, аэроғарыш және көркем шығармашылық сияқты көптеген салаларда кеңінен қолданылды. 3D басып шығару технологиясының қалыпсыз процесі материалды айтарлықтай жақсартты және құрылымдық дизайнның икемділігі және оның автоматтандырылған құрылыс әдісі жұмыс күшін үнемдеуге ғана емес, сонымен қатар әртүрлі қатал ортадағы құрылыс жобаларына да жарамды. 3D басып шығару технологиясы мен құрылыс саласының үйлесімі инновациялық және перспективалы болып табылады. Қазіргі уақытта цемент негізіндегі материалдар 3D басып шығарудың өкілдік процесі болып табылады. Экструзиялық қабаттау процесі (контурлық процесс контурлық қолөнерді қоса алғанда) және бетон басып шығару және ұнтақпен байланыстыру процесі (D-пішінді процесс). Олардың ішінде экструзиялық қабаттау процесі дәстүрлі бетон қалыптау процесінен аз айырмашылық, үлкен өлшемді компоненттердің жоғары мүмкіндігі және құрылыс шығындары сияқты артықшылықтарға ие. Төменгі артықшылығы цемент негізіндегі материалдарды 3D басып шығару технологиясын зерттеудің қазіргі заманғы нүктелеріне айналды.
3D басып шығару үшін «сия материалдары» ретінде қолданылатын цемент негізіндегі материалдар үшін олардың өнімділік талаптары жалпы цемент негізіндегі материалдардың өнімділігінен ерекшеленеді: бір жағынан, жаңа араласқан цемент негізіндегі материалдардың жұмыс қабілеттілігіне белгілі бір талаптар бар, және құрылыс процесі тегіс экструзия талаптарына сай болуы керек. Екінші жағынан, экструзияланған цемент негізіндегі материал қабатталатын болуы керек, яғни өз салмағы мен жоғарғы қабаттың қысымының әсерінен ол айтарлықтай құламайды немесе деформацияланбайды. Сонымен қатар, 3D басып шығарудың ламинация процесі қабаттар арасындағы қабаттарды жасайды. Қабатаралық интерфейс аймағының жақсы механикалық қасиеттерін қамтамасыз ету үшін 3D басып шығару құрылыс материалдарының да жақсы адгезиясы болуы керек. Қорытындылай келе, экструзия, қабатталатындық және жоғары адгезия дизайны бір уақытта жасалған. Цемент негізіндегі материалдар құрылыс саласында 3D басып шығару технологиясын қолданудың алғышарттарының бірі болып табылады. Цемент материалдарының гидратация процесін және реологиялық қасиеттерін реттеу жоғарыда аталған басып шығару өнімділігін жақсартудың екі маңызды жолы болып табылады. Цемент материалдарының гидратация процесін реттеу. Оны жүзеге асыру қиын және құбырлардың бітелуі сияқты мәселелерді тудыруы оңай; және реологиялық қасиеттерді реттеу басып шығару процесінде сұйықтықты және экструзиялық қалыптаудан кейінгі құрылымдау жылдамдығын сақтауды қажет етеді. Қазіргі зерттеулерде цемент негізіндегі материалдардың реологиялық қасиеттерін реттеу үшін тұтқырлықты модификаторлар, минералды қоспалар, наноклайлар және т.б. жиі қолданылады, бұл басып шығару өнімділігін жақсартуға мүмкіндік береді.
Гидроксипропил метилцеллюлозасы (HPMC) - кең таралған полимер қоюландырғыш. Молекулалық тізбектегі гидроксил және эфир байланыстары сутектік байланыстар арқылы бос сумен біріктірілуі мүмкін. Оны бетонға енгізу оның ілінісуін және суды ұстап тұруын тиімді түрде жақсарта алады. Қазіргі уақытта HPMC-нің цемент негізіндегі материалдардың қасиеттеріне әсерін зерттеу негізінен оның сұйықтыққа, суды ұстап тұруға және реологияға әсеріне бағытталған, ал 3D басып шығару цемент негізіндегі материалдардың қасиеттеріне (мысалы, экструзиялық, қабаттасу және т.б.) аз зерттеулер жүргізілген. Сонымен қатар, 3D басып шығаруға арналған бірыңғай стандарттар болмағандықтан, цемент негізіндегі материалдардың басып шығару қабілетін бағалау әдісі әлі белгіленбеген. Материалдың қабаттасу қабілеті айтарлықтай деформациясы бар басып шығаруға болатын қабаттар санымен немесе басып шығарудың максималды биіктігімен бағаланады. Жоғарыда аталған бағалау әдістері жоғары субъективтілікке, нашар әмбебаптыққа және күрделі процеске ұшырайды. Өнімділікті бағалау әдісі инженерлік қолдануда үлкен әлеуетке және құндылыққа ие.
Бұл мақалада цемент негізіндегі материалдарға HPMC-нің әртүрлі дозалары енгізілді, бұл ерітіндінің басып шығару қабілетін жақсартуға мүмкіндік берді, ал HPMC дозасының 3D басып шығару ерітіндісінің қасиеттеріне әсері басып шығару қабілетін, реологиялық қасиеттерін және механикалық қасиеттерін зерттеу арқылы жан-жақты бағаланды. Сұйықтық сияқты қасиеттерге сүйене отырып, бағалау нәтижелеріне сүйене отырып, басып шығаруды тексеру үшін HPMC-нің оңтайлы мөлшерімен араласқан ерітінді таңдалды және басып шығарылған нысанның тиісті параметрлері тексерілді; үлгінің микроскопиялық морфологиясын зерттеу негізінде басып шығару материалының өнімділік эволюциясының ішкі механизмі зерттелді. Сонымен қатар, 3D басып шығару цемент негізіндегі материал құрылды. Құрылыс саласында 3D басып шығару технологиясын қолдануды ілгерілету үшін басып шығару өнімділігін кешенді бағалау әдісі жасалды.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 27 қыркүйек