1.1Influenza di HPMC nantu à a stampabilità di i morti di stampa 3D
1.1.1L'effettu di HPMC nantu à l'estrudabilità di i morti di stampa 3D
U gruppu in biancu M-H0 senza HPMC è i gruppi di teste cù u cuntenutu di HPMC di 0,05%, 0,10%, 0,20% è 0,30% sò stati permessi di stà per periodi differenti di tempu, è dopu a fluidità hè stata pruvata. Pò esse vistu chì l'incorporazione di HPMC Reduce significativamente a fluidità di u mortar; quandu u cuntenutu di HPMC cresce gradualmente da 0% à 0,30%, a fluidità iniziale di u mortar diminuite da 243 mm à 206, 191, 167 è 160 mm, rispettivamente. HPMC hè un polimeru altamente moleculare. Puderanu esse intrecciati cù l'altri per furmà una struttura di rete, è a cohesion of the ciment slurry can be growing by encapsulating components such as Ca (OH) 2. Macroscopically, a cohesiveness of the mortar is improved. Cù l'estensione di u tempu di standing, u gradu di idratazione di u mortar aumenta. aumentata, a fluidità persa cù u tempu. A fluidità di u gruppu biancu M-H0 senza HPMC diminuì rapidamente. In u gruppu sperimentale cù 0,05%, 0,10%, 0,20% è 0,30% HPMC, u gradu di diminuzione di fluidità diminuite cù u tempu, è a fluidità di u mortar dopu à 60 min era 180, 177, 164 è 155 mm, rispettivamente. . A fluidità hè 87,3%, 92,7%, 98,2%, 96,8%. L'incorporazione di HPMC pò migliurà significativamente a capacità di retenzioni di a fluidità di u mortar, chì hè dovutu à a cumminazione di HPMC è molécule d'acqua; da l 'altra banda, HPMC pò furmà un film simile Hà una struttura di rete è wraps u cimentu, chì riduce in modu efficace a volatilizazione di l'acqua in u mortaru è hà una certa prestazione di retenzioni d'acqua. Hè nutate chì quandu u cuntenutu di HPMC hè 0,20%, a capacità di retenzioni di a fluidità di u mortar righjunghji u più altu livellu.
A fluidità di u mortar di stampa 3D mischju cù diverse quantità di HPMC hè 160 ~ 206 mm. A causa di i diversi paràmetri di l'impresora, i intervalli cunsigliati di fluidità ottenuti da diversi ricercatori sò diffirenti, cum'è 150 ~ 190 mm, 160 ~ 170 mm. Da a Figura 3, pò esse vistu intuitivamente Si pò vede chì a fluidità di u mortaru di stampa 3D mischju cù HPMC hè soprattuttu in u intervalu cunsigliatu, soprattuttu quandu u cuntenutu HPMC hè 0.20%, a fluidità di u mortar in 60 minuti hè in 60 minuti. la gamma consigliata, che soddisfa la fluidità e l'impilabilità adatta. Per quessa, ancu s'è a fluidità di u mortaru cù una quantità adattata di HPMC hè ridutta, chì porta à una diminuzione di l'extrudabilità, hà sempre una bona extrudability, chì hè in u intervallu cunsigliatu.
1.1.2L'effettu di HPMC nantu à l'impilabilità di i morti di stampa 3D
In u casu di ùn aduprà micca un mudellu, a dimensione di a tarifa di retenzioni di a forma sottu u pesu stessu dipende da a tensione di rendiment di u materiale, chì hè in relazione cù a coesione interna trà u slurry è l'agregatu. A ritenzione di forma di i mortari di stampa 3D cù diversi cuntenuti HPMC hè datu. U ritmu di cambiamentu cù u tempu di stà. Dopu avè aghjustatu HPMC, a tarifa di retenzioni di forma di u mortar hè migliurata, soprattuttu in u stadiu iniziale è stà per 20 min. In ogni casu, cù l'estensione di u tempu di standing, l'effettu di migliuramentu di HPMC nantu à a tarifa di ritenzione di forma di u mortaru gradualmente debilitatu, chì era principalmente duvuta à U tassu di ritenzione aumenta significativamente. Dopu à stà per 60 min, solu 0.20% è 0.30% HPMC pò migliurà a tarifa di ritenzione di forma di u mortar.
I risultati di a prova di resistenza di penetrazione di u mortar di stampa 3D cù diversi cuntenuti HPMC sò mostrati in a Figura 5. Si pò vede da a Figura 5 chì a resistenza di penetrazione in generale aumenta cù l'estensione di u tempu di standing, chì hè principalmente duvuta à u flussu di u. slurry durante u prucessu di idratazione di cimentu. Si sviluppò gradualmente in un solidu rigidu; in i primi 80 min, l'incorporazione di HPMC hà aumentatu a resistenza di penetrazione, è cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC, a resistenza di penetrazione aumenta. A più grande a resistenza di penetrazione, a deformazione di u materiale per via di a carica applicata A più grande a resistenza di HPMC hè, chì indica chì HPMC pò migliurà a stackability iniziale di u mortar di stampa 3D. Siccomu i ligami hydroxyl è etere nantu à a catena polimerica di HPMC sò facilmente cumminati cù l'acqua attraversu ligami di l'idrogenu, risultatu in a riduzzione graduale di l'acqua libera è a cunnessione trà e particelle aumenta, a forza di attritu aumenta, cusì a resistenza di penetrazione iniziale diventa più grande. Dopu à standing per 80 minuti, per via di l'idratazione di cimentu, a resistenza di penetrazione di u gruppu in biancu senza HPMC hà aumentatu rapidamente, mentre chì a resistenza di penetrazione di u gruppu di teste cù HPMC hà aumentatu A tarifa ùn hà cambiatu significativamente finu à circa 160 min di standing. Sicondu Chen et al., Questu hè principalmente perchè HPMC forma una film protettiva intornu à e particelle di cimentu, chì prolonga u tempu di stallazione; Pourchez et al. Conjectured chì questu hè principarmenti duvuta à a fibra Simple i prudutti di degradazione di l'etere (cum'è carboxylates) o gruppi di metoxyl ponu ritardà l'idratazione di u cimentu retardendu a furmazione di Ca(OH)2. Hè nutate chì, per impediscenu u sviluppu di a resistenza di penetrazione da esse affettati da l'evaporazione di l'acqua nantu à a superficia di u specimenu, Stu esperimentu hè statu realizatu in a listessa temperatura è umidità. In generale, HPMC pò migliurà efficacemente l'impilabilità di u mortar di stampa 3D in a fase iniziale, ritardà a coagulazione, è allargà u tempu stampabile di u mortar di stampa 3D.
Entità di mortare di stampa 3D (lunghezza 200 mm × larghezza 20 mm × spessore di strati 8 mm): U gruppu in biancu senza HPMC hè statu severamente deformatu, colapsatu è hà avutu prublemi di sangramentu quandu stampava a settima capa; U mortar di u gruppu M-H0.20 hà una bona stackability. Dopu avè stampatu 13 strati, a larghezza di u bordu superiore hè di 16,58 mm, a larghezza di u bordu di u fondu hè 19,65 mm, è u rapportu di u cima à u fondu (a proporzione di a larghezza di u bordu superiore à a larghezza di u fondu) hè 0,84. A deviazione dimensionale hè chjuca. Per quessa, hè statu verificatu da stampa chì l'incorporazione di HPMC pò migliurà significativamente a stampabilità di u mortar. A fluidità di u mortaru hà una bona extrudability è stackability à 160 ~ 170 mm; A rata di ritenzione di a forma hè menu di 70% hè seriamente deformata è ùn pò micca risponde à i requisiti di stampa.
1.2Influenza di HPMC nantu à e proprietà reologiche di i mortai di stampa 3D
A viscosità apparente di a polpa pura sottu un cuntenutu differenti di HPMC hè datu: cù l'aumentu di a freccia di cisura, a viscosità apparente di a polpa pura diminuisce, è u fenomenu di diluitamentu di tagliu hè sottu un altu cuntenutu di HPMC. Hè più evidenti. A catena molekulari HPMC hè disordinata è mostra una viscosità più altu à u tassu di tagliu bassu; ma à u tassu di tagliu altu, molécule HPMC move in parallelu è urdinatu longu a direzzione di cisura, facennu i mulèculi più faciuli à slide, cusì a tavula A viscosità apparente di u slurry hè relativamente bassu. Quandu a velocità di tagliola hè più grande di 5,0 s-1, a viscosità apparente di P-H0 in u gruppu biancu hè basicamente stabile in 5 Pa s; mentre chì a viscosità apparente di u slurry aumenta dopu chì HPMC hè aghjuntu, è hè mischju cù HPMC. L'aghjunzione di HPMC aumenta l'attrito internu trà e particeddi di cimentu, chì aumenta a viscosità apparente di a pasta, è a prestazione macroscòpica hè chì l'extrudability di u mortar di stampa 3D diminuisce.
A relazione trà u sforzu di cisura è u tassu di cisura di a purità pura in a prova reologica hè stata registrata, è u mudellu Bingham hè stata utilizata per adattà i risultati. I risultati sò mostrati in Figura 8 è Table 3. Quandu u cuntenutu di HPMC era 0.30%, u tassu di cisura durante a prova era più grande di 32.5 Quandu a viscosità di u slurry supera a gamma di l'instrumentu à s-1, i dati currispundenti. i punti ùn ponu esse cullati. In generale, l'area chjusa da e curve ascendenti è cadenti in u stadiu stabile (10,0 ~ 50,0 s-1) hè aduprata per caratterizà a tixotropia di u slurry [21, 33]. Tixotropia si riferisce à a pruprietà chì u slurry hà una grande fluidità sottu à l'azzione di a cisura di forza esterna, è pò turnà à u so statu originale dopu chì l'azzione di cisura hè annullata. A tixotropia adattata hè assai impurtante per a stampabilità di u mortar. Pò esse vistu da a Figura 8 chì l'area tixotropica di u gruppu in biancu senza HPMC era solu 116,55 Pa / s; dopu à aghjunghje 0,10% di HPMC, l'area tixotropica di a pasta netta hà aumentatu significativamente à 1 800,38 Pa / s; Cù l'aumentu di , l'area tixotropica di a pasta diminuite, ma era ancu 10 volte più altu ch'è quellu di u gruppu in biancu. Da a perspettiva di a tixotropia, l'incorporazione di HPMC hà migliuratu assai a stampabilità di u mortar.
Per esse u mortaru per mantene a so forma dopu l'estrusione è per sustene a carica di a capa estrusione successiva, u mortar deve avè un stress di rendiment più altu. Pò esse vistu da a Tabella 3 chì a tensione di rendiment τ0 di u slurry net hè significativamente migliuratu dopu chì HPMC hè aghjuntu, è hè simile à HPMC. U cuntenutu di HPMC hè correlati positivamente; quandu u cuntenutu di HPMC hè 0,10%, 0,20% è 0,30%, u stress di rendiment di a pasta netta aumenta à 8,6, 23,7 è 31,8 volte di u gruppu in biancu, rispettivamente; a viscosità plastica μ aumenta ancu cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC. A stampa 3D richiede chì a viscosità plastica di u mortar ùn deve esse troppu chjucu, altri a deformazione dopu l'estrusione serà grande; à u stessu tempu, una viscosità plastica adattata deve esse mantinuta per assicurà a cunsistenza di l'extrusion di materiale. In sintesi, da u puntu di vista di a reologia, l'Incorporazione di HPMC hà un effettu pusitivu nantu à a migliione di a stackability di u mortar di stampa 3D. Dopu avè incorporatu HPMC, a pasta pura hè sempre cunfurmata à u mudellu reologicu di Bingham, è a bontà di fit R2 ùn hè micca più bassu di 0,99.
1.3L'effettu di HPMC nantu à e proprietà meccaniche di u mortar di stampa 3D
Resistenza à a compressione 28 d è a forza di flessione di u mortar di stampa 3D. Cù l'aumentu di u cuntenutu HPMC, a forza di compressione è flexural 28 d di u mortar di stampa 3D diminuì; quandu u cuntenutu di HPMC ghjunghje sin'à 0,30%, a forza di compressione 28 d è A forza di flexural sò 30,3 è 7,3 MPa, rispettivamente. I studii anu dimustratu chì HPMC hà un certu effettu di l'aria, è se u so cuntenutu hè troppu altu, a porosità interna di u mortar aumenterà significativamente; A resistenza di diffusione aumenta è hè difficiule di scaricamentu di tuttu. Dunque, l'aumentu di a porosità pò esse u mutivu di a diminuzione di a forza di u mortar di stampa 3D causata da HPMC.
U prucessu unicu di stampa di laminazione di stampa 3D porta à l'esistenza di spazii debuli in a struttura è e proprietà meccaniche trà i strati adiacenti, è a forza di ligame trà i strati hà una grande influenza nantu à a forza generale di u cumpunente stampatu. Per a stampa 3D, i specimens di mortar mischiati cù 0.20% HPMC M-H0.20 sò stati tagliati, è a forza di ligame interlayer hè stata pruvata da u metudu di splitting interlayer. A forza di ligame interlayer di e trè parte era più altu di 1,3 MPa; è quandu u nùmeru di strati era bassu, a forza di ligame interlayer era ligeramente più altu. U mutivu pò esse chì, da una banda, a gravità di a capa superiore rende i strati più densamente ligati; per d 'altra banda, a superficia di u mortar pò avè più umidità quandu stampate a capa più bassa, mentre chì l'umidità di a superficia di u mortar hè ridutta per l'evaporazione è l'idratazione quandu stampate a capa superiore, cusì U ligame trà i strati di u fondu hè più forte.
1.4Effettu di HPMC nantu à a Micromorfologia di u Mortar di Stampa 3D
L'imaghjini SEM di l'esemplari M-H0 è M-H0.20 à l'età di 3 d mostranu chì i pori di a superficia di l'esemplari M-H0.20 sò significativamente aumentati dopu avè aghjustatu 0.20% HPMC, è a dimensione di i pori hè più grande di quellu di u gruppu in biancu. Stu Da una banda, hè perchè HPMC hà un effettu aria-entraining, chì introduces pori uniformi è fini; da l'altra banda, pò esse chì l'aghjuntu di HPMC aumenta a viscosità di u slurry, aumentandu cusì a resistenza di scaricamentu di l'aria in u slurry. L'aumentu pò esse u mutivu principale per a diminuzione di e proprietà meccaniche di u mortar. Per riassume, per assicurà a forza di u mortar di stampa 3D, u cuntenutu di HPMC ùn deve esse troppu grande (≤ 0,20%).
In cunclusioni
(1) Hydroxypropyl methylcellulose HPMC migliurà a stampabilità di u mortar. Cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC, l'extrudabilità di u mortar diminuite ma hà sempre una bona extrudability, a stackability hè migliurata, è a stampabile U tempu hè prolongatu. Hè stata verificata da stampa chì a deformazione di a capa di fondu di u mortaru hè ridutta dopu l'aghjunzione di HPMC, è u rapportu cima-fonte hè 0,84 quandu u cuntenutu HPMC hè 0,20%.
(2) HPMC migliurà e proprietà reologiche di u mortar di stampa 3D. Cù l'aumentu di u cuntenutu di HPMC, a viscosità apparente, u stress di rendiment è a viscosità plastica di u slurry aumentanu; a tixotropia prima aumenta è poi diminuisce, è a stampabilità hè ottenuta. Migliuramentu. Da a perspettiva di a reologia, aghjunghje HPMC pò ancu migliurà a stampabilità di u mortar. Dopu avè aghjustatu HPMC, u slurry hè sempre cunforma à u mudellu reologicu Bingham, è a bontà di fit R2≥0.99.
(3) Dopu aghjunghje HPMC, a microstruttura è i pori di u materiale aumentanu. Hè ricumandemu chì u cuntenutu di HPMC ùn deve micca più di 0,20%, altrimenti avarà un grande impattu nantu à e proprietà meccaniche di u mortar. A forza di ligame trà e diverse strati di u mortar di stampa 3D hè ligeramente sfarente, è u numeru di strati Quandu hè più bassu, a forza di ligame trà i strati di mortar hè più altu.
Tempu di Postu: 27-Sep-2022