Tiriant skirtingų hidroksipropilmetilceliuliozės (HPMC) dozių poveikį 3D spausdinimo skiedinio spausdinamumui, reologinėms ir mechaninėms savybėms, buvo aptarta tinkama HPMC dozė ir analizuotas jos įtakos mechanizmas kartu su mikroskopine morfologija. Rezultatai rodo, kad skiedinio takumas mažėja didėjant HPMC kiekiui, t. y. ekstruduojamumas mažėja didėjant HPMC kiekiui, tačiau pagerėja takumo išlaikymo gebėjimas. Ekstruduojamumas; formos išlaikymo greitis ir atsparumas įsiskverbimui veikiant savaiminiam svoriui žymiai padidėja didėjant HPMC kiekiui, t. y. didėjant HPMC kiekiui, pagerėja sudedamųjų dalių skaičius ir pailgėja spausdinimo laikas; reologijos požiūriu, didėjant HPMC kiekiui, žymiai padidėjo skiedinio tariamasis klampumas, takumo įtempis ir plastinis klampumas, pagerėjo sudedamųjų dalių skaičius; tiksotropija pirmiausia padidėjo, o vėliau sumažėjo didėjant HPMC kiekiui, o tai pagerino spausdinamumą. Padidėjęs HPMC kiekis. Per didelis kiekis padidins skiedinio poringumą ir stiprumą. Rekomenduojama, kad HPMC kiekis neviršytų 0,20 %.
Pastaraisiais metais 3D spausdinimo (dar vadinamos „adityviąja gamyba“) technologija sparčiai vystėsi ir buvo plačiai naudojama daugelyje sričių, tokių kaip bioinžinerija, aviacija ir meninė kūryba. Beformis 3D spausdinimo procesas gerokai patobulino medžiagų ir konstrukcijų projektavimo lankstumą bei automatizuotą statybos metodą, kuris ne tik labai taupo darbo jėgą, bet ir tinka statybos projektams įvairiose atšiauriose aplinkose. 3D spausdinimo technologijos ir statybos srities derinys yra novatoriškas ir perspektyvus. Šiuo metu cemento pagrindu pagamintų medžiagų 3D spausdinimo procesai yra ekstruzinio klojimo procesas (įskaitant kontūrų formavimo procesą) ir betono spausdinimo bei miltelių klijavimo procesas (D formos procesas). Tarp jų ekstruzinio klojimo procesas turi nedidelių skirtumų nuo tradicinio betono liejimo proceso, didelio didelių gabaritų komponentų įgyvendinamumo ir statybos sąnaudų privalumų. Prastas pranašumas tapo dabartiniais cemento pagrindu pagamintų medžiagų 3D spausdinimo technologijos tyrimų objektais.
Cemento pagrindu pagamintų medžiagų, naudojamų kaip „rašalo medžiagos“ 3D spausdinimui, eksploataciniai reikalavimai skiriasi nuo įprastų cemento pagrindu pagamintų medžiagų: viena vertus, yra tam tikri reikalavimai šviežiai sumaišytų cemento pagrindu pagamintų medžiagų tinkamumui naudoti, o statybos procesas turi atitikti sklandaus ekstruzijos reikalavimus. Kita vertus, ekstruduota cemento pagrindu pagaminta medžiaga turi būti sudedama, t. y. ji neturi sugriūti ir smarkiai deformuotis veikiant savo svoriui ir viršutinio sluoksnio slėgiui. Be to, 3D spausdinimo laminavimo procesas užtikrina, kad sluoksniai tarp sluoksnių būtų sujungti taip, kad būtų užtikrintos geros mechaninės tarpsluoksnio sąsajos srities savybės, todėl 3D spausdinamos statybinės medžiagos taip pat turėtų gerai sukimšti. Apibendrinant galima teigti, kad tuo pačiu metu projektuojamas ekstruzijos, sudedamumo ir didelio sukibimo lygis. Cemento pagrindu pagamintos medžiagos yra viena iš 3D spausdinimo technologijos taikymo statybos srityje prielaidų. Cemento pagrindu pagamintų medžiagų hidratacijos proceso ir reologinių savybių reguliavimas yra du svarbūs būdai pagerinti minėtą spausdinimo našumą. Cementinių medžiagų hidratacijos proceso reguliavimas. Jį sunku įgyvendinti, ir lengva sukelti problemų, tokių kaip vamzdžių užsikimšimas; reologinių savybių reguliavimas turi palaikyti sklandumą spausdinimo proceso metu ir struktūrizavimo greitį po ekstruzinio liejimo. Dabartiniuose tyrimuose klampumo modifikatoriai, mineraliniai priedai, nanomoliai ir kt. dažnai naudojami cementinių medžiagų reologinėms savybėms reguliuoti, siekiant geresnių spausdinimo rezultatų.
Hidroksipropilmetilceliuliozė (HPMC) yra įprastas polimerų tirštiklis. Molekulinės grandinės hidroksilo ir eterio jungtys gali būti sujungtos su laisvu vandeniu per vandenilinius ryšius. Jos įterpimas į betoną gali veiksmingai pagerinti jo sanglaudą ir vandens sulaikymą. Šiuo metu HPMC poveikio cemento pagrindu pagamintų medžiagų savybėms tyrimai daugiausia sutelkti į jo poveikį takumui, vandens sulaikymui ir reologijai, o 3D spausdintų cemento pagrindu pagamintų medžiagų savybės (pvz., ekstruzijos, sudėjimo ir kt.) buvo ištirtos mažai. Be to, dėl vienodų 3D spausdinimo standartų trūkumo dar nėra sukurtas cemento pagrindu pagamintų medžiagų spausdinamumo vertinimo metodas. Medžiagos sudėjimo įvertinimas vertinamas pagal spausdinamų sluoksnių, turinčių didelę deformaciją, skaičių arba maksimalų spausdinimo aukštį. Aukščiau išvardyti vertinimo metodai yra labai subjektyvūs, universalūs ir sudėtingi. Šis efektyvumo vertinimo metodas turi didelį potencialą ir vertę inžinerijos srityje.
Šiame straipsnyje į cemento pagrindu pagamintas medžiagas buvo įterptos skirtingos HPMC dozės, siekiant pagerinti skiedinio spausdinamumą, o HPMC dozės poveikis 3D spausdinimo skiedinio savybėms buvo išsamiai įvertintas tiriant spausdinamumą, reologines ir mechanines savybes. Remiantis tokiomis savybėmis kaip takumas, remiantis vertinimo rezultatais, spausdinimo patikrinimui buvo pasirinktas skiedinys, sumaišytas su optimaliu HPMC kiekiu, ir išbandyti atitinkami spausdinto objekto parametrai; remiantis mėginio mikroskopinės morfologijos tyrimu, buvo ištirtas spausdinamos medžiagos vidinis veikimo evoliucijos mechanizmas. Tuo pačiu metu buvo sukurta 3D spausdinimo cemento pagrindu pagaminta medžiaga. Išsamus spausdinimo našumo vertinimo metodas, siekiant skatinti 3D spausdinimo technologijos taikymą statybų srityje.
Įrašo laikas: 2022 m. rugsėjo 27 d.