Pangaruh HPMC dina mortir percetakan 3D

1.1Pangaruh HPMC dina printability mortir percetakan 3D

1.1.1Pangaruh HPMC dina extrudability of mortir percetakan 3D

Grup kosong M-H0 tanpa HPMC sareng grup uji kalayan eusi HPMC 0,05%, 0,10%, 0,20%, sareng 0,30% diidinan nangtung pikeun période waktos anu béda-béda, teras fluiditas diuji. Ieu bisa ditempo yén incorporation of HPMC Ieu nyata bakal ngurangan fluidity of mortir; Nalika eusi HPMC laun-laun ningkat tina 0% ka 0,30%, fluiditas awal mortir turun tina 243 mm ka 206, 191, 167, sareng 160 mm, masing-masing. HPMC mangrupakeun polimér molekular luhur. Éta bisa entangled saling pikeun ngabentuk struktur jaringan, sarta kohési tina slurry semén bisa ngaronjat ku encapsulating komponén kayaning Ca(OH) 2. Macroscopically, cohesiveness of mortir ningkat. Kalayan perpanjangan waktos nangtung, tingkat hidrasi mortir naék. ngaronjat, fluidity leungit ngaliwatan waktu. The fluidity tina grup kosong M-H0 tanpa HPMC turun gancang. Dina grup ékspérimén kalawan 0,05%, 0,10%, 0,20% jeung 0,30% HPMC, darajat panurunan dina fluidity turun kalawan waktu, sarta fluidity mortir sanggeus nangtung pikeun 60 mnt éta 180, 177, 164, jeung 155 mm, masing-masing. . Fluidity nyaéta 87,3%, 92,7%, 98,2%, 96,8%. The incorporation of HPMC nyata bisa ngaronjatkeun kamampuh ingetan fluidity mortir, nu alatan kombinasi HPMC jeung molekul cai; di sisi séjén, HPMC bisa ngabentuk pilem sarupa Mibanda struktur jaringan jeung wraps semén, nu éféktif ngurangan volatilization cai dina mortir jeung boga kinerja ingetan cai tangtu. Perlu dicatet yén nalika eusi HPMC 0,20%, kamampuan nahan cairan mortir ngahontal tingkat anu paling luhur.

The fluidity tina mortir percetakan 3D dicampurkeun jeung jumlah béda tina HPMC nyaeta 160 ~ 206 mm. Alatan parameter printer béda, rentang dianjurkeun of fluidity diala ku peneliti béda béda, kayaning 150 ~ 190 mm, 160 ~ 170 mm. Tina Gambar 3, tiasa ditingali sacara intuitif Ieu tiasa katingali yén fluidity mortir percetakan 3D dicampur sareng HPMC biasana aya dina kisaran anu disarankeun, khususna nalika eusi HPMC 0,20%, cairan mortir dina 60 menit aya dina jero. rentang dianjurkeun, nu satisfies fluidity luyu jeung stackability. Ku alatan éta, sanajan fluidity of mortir kalawan jumlah cocog HPMC diréduksi, nu ngabalukarkeun panurunan dina extrudability, masih mibanda extrudability alus, nu aya dina rentang dianjurkeun.

1.1.2Pangaruh HPMC dina stackability of mortir percetakan 3D

Dina kasus teu make citakan, ukuran laju ingetan bentuk handapeun beurat diri gumantung kana stress ngahasilkeun bahan, nu patali jeung kohési internal antara slurry jeung agrégat. Ingetan bentuk mortir percetakan 3D kalawan eusi HPMC béda dibikeun. Laju robah ku waktu nangtung. Saatos nambahkeun HPMC, laju ingetan bentuk mortir ningkat, utamana dina tahap awal jeung nangtung pikeun 20 mnt. Sanajan kitu, ku penyuluhan waktu nangtung, pangaruh perbaikan HPMC dina laju ingetan bentuk mortir laun ngaruksak, nu utamana alatan Laju ingetan naek nyata. Saatos nangtung 60 mnt, ngan 0,20% sareng 0,30% HPMC tiasa ningkatkeun tingkat ingetan bentuk mortir.

Hasil uji résistansi penetrasi tina mortir percetakan 3D kalayan eusi HPMC anu béda-béda dipidangkeun dina Gambar 5. Ieu tiasa ditingali tina Gambar 5 yén résistansi penetrasi umumna ningkat kalayan perpanjangan waktos nangtung, anu utamina kusabab aliran aliran. slurry salila prosés hidrasi semén. Ieu laun robah jadi solid kaku; dina munggaran 80 mnt, incorporation of HPMC ngaronjat lalawanan penetrasi, sarta kalawan kanaékan eusi HPMC, résistansi penetrasi ngaronjat. Nu leuwih gede résistansi penetrasi, nu deformasi bahan alatan beban dilarapkeun The gede lalawanan HPMC nyaeta, nu nunjukkeun yén HPMC bisa ngaronjatkeun stackability awal mortir percetakan 3D. Kusabab beungkeut hidroksil jeung éter dina ranté polimér HPMC gampang digabungkeun jeung cai ngaliwatan beungkeut hidrogén, hasilna ngurangan bertahap cai bébas jeung sambungan antara partikel ngaronjat, gaya gesekan naek, jadi lalawanan penetrasi mimiti jadi leuwih badag. Saatos nangtung pikeun 80 menit, alatan hidrasi semén, résistansi penetrasi sahiji grup kosong tanpa HPMC ngaronjat gancang, bari lalawanan penetrasi sahiji grup test kalawan HPMC ngaronjat Laju teu robah nyata nepi ka ngeunaan 160 mnt nangtung. Numutkeun Chen et al., Ieu utamana kusabab HPMC ngabentuk pilem pelindung sabudeureun partikel semén, nu prolongs waktos setting; Pourchez et al. conjectured yén ieu utamana alatan serat produk degradasi éter basajan (kayaning carboxylates) atawa grup methoxyl bisa reureuh hidrasi semén ku retarding formasi Ca(OH)2. Eta sia noting yén, guna nyegah ngembangkeun résistansi penetrasi ti keur kapangaruhan ku évaporasi cai dina beungeut specimen, percobaan ieu dilaksanakeun dina kaayaan suhu jeung kalembaban anu sarua. Sacara umum, HPMC sacara efektif tiasa ningkatkeun stackability tina mortir percetakan 3D dina tahap awal, ngalambatkeun koagulasi, sareng manjangkeun waktos anu tiasa dicitak tina mortir percetakan 3D.

Éntitas mortir percetakan 3D (panjangna 200 mm × rubak 20 mm × ketebalan lapisan 8 mm): Grup kosong tanpa HPMC parah cacad, rubuh sareng ngagaduhan masalah perdarahan nalika nyitak lapisan katujuh; M-H0.20 group mortir boga stackability alus. Saatos nyitak 13 lapisan, rubak ujung luhur nyaéta 16,58 mm, rubak ujung handap nyaéta 19,65 mm, sareng rasio luhur-ka-handap (babandingan lebar ujung luhur sareng rubak ujung handap) nyaéta 0,84. simpangan dimensi leutik. Ku alatan éta, geus diverifikasi ku percetakan yén incorporation of HPMC nyata bisa ngaronjatkeun printability mortir. fluidity mortir boga extrudability alus tur stackability di 160 ~ 170 mm; Laju ingetan bentukna kirang ti 70% cacad serius sareng teu tiasa nyumponan syarat percetakan.

1.2Pangaruh HPMC kana sipat rheological of mortir percetakan 3D

Viskositas semu pulp murni dina eusi HPMC béda dibikeun: kalawan kanaékan laju geser, viskositas katempo pulp murni nurun, sarta fenomena thinning geser dina kandungan HPMC tinggi. Éta langkung atra. Ranté molekul HPMC henteu kaganggu sareng nunjukkeun viskositas anu langkung luhur dina laju geser anu rendah; tapi dina laju geser tinggi, molekul HPMC mindahkeun sajajar jeung mantri sapanjang arah geser, sahingga molekul gampang geser, jadi tabél The viskositas katempo slurry relatif low. Lamun laju geser leuwih gede ti 5,0 s-1, viskositas katempo P-H0 dina grup kosong dasarna stabil dina 5 Pa s; bari viskositas katempo tina slurry naek sanggeus HPMC ditambahkeun, sarta ieu dicampurkeun jeung HPMC. Penambahan HPMC ngaronjatkeun gesekan internal antara partikel semén, nu ngaronjatkeun viskositas katempo tina némpelkeun, sarta kinerja makroskopis nyaéta yén extrudability tina mortir percetakan 3D nurun.

Hubungan antara tegangan geser jeung laju geser tina slurry murni dina tés rheological kacatet, sarta model Bingham ieu dipaké pikeun nyocogkeun hasil. Hasilna dipidangkeun dina Gambar 8 sareng Tabel 3. Nalika eusi HPMC 0,30%, laju geser salami tés langkung ageung tibatan 32,5 Nalika viskositas slurry ngaleuwihan kisaran alat dina s-1, data anu saluyu. titik teu bisa dikumpulkeun. Sacara umum, daérah anu dikurilingan ku kurva naék sareng turun dina tahap stabil (10.0 ~ 50.0 s-1) dianggo pikeun ngacirian thixotropy slurry [21, 33]. Thixotropy nujul kana sipat anu slurry ngabogaan fluidity hébat dina aksi gaya shearing éksternal, sarta bisa balik deui ka kaayaan aslina sanggeus aksi shearing dibolaykeun. Thixotropy anu cocog penting pisan pikeun kamampuan mortir. Ieu bisa ditempo ti Gambar 8 yén wewengkon thixotropic grup kosong tanpa HPMC éta ngan 116,55 Pa / s; sanggeus nambahkeun 0,10% tina HPMC, wewengkon thixotropic tina némpelkeun net ngaronjat sacara signifikan pikeun 1 800,38 Pa / s; Kalayan kanaékan , wewengkon thixotropic of némpelkeun turun, tapi éta kénéh 10 kali leuwih luhur ti grup kosong. Tina sudut pandang thixotropy, incorporation of HPMC greatly ningkat printability of mortir.

Dina raraga pikeun mortir pikeun ngajaga bentukna sanggeus Tonjolan jeung tahan beban lapisan extruded saterusna, mortir kudu boga stress ngahasilkeun luhur. Ieu bisa ditempo ti Table 3 yén tegangan ngahasilkeun τ0 tina slurry net nyata ningkat sanggeus HPMC ditambahkeun, sarta éta sarupa HPMC. Eusi HPMC pakait positif; lamun eusi HPMC nyaeta 0,10%, 0,20%, jeung 0,30%, tegangan ngahasilkeun némpelkeun net naek ka 8,6, 23,7, jeung 31,8 kali ti grup kosong, mungguh; viskositas palastik μ ogé ngaronjat kalayan ngaronjatna eusi HPMC. 3D Printing merlukeun viskositas palastik mortir teu kudu leutik teuing, disebutkeun deformasi sanggeus Tonjolan bakal badag; Dina waktos anu sami, viskositas palastik anu cocog kedah dijaga pikeun mastikeun konsistensi ékstrusi bahan. Kasimpulanana, tina sudut pandang rheologi, HPMC's Incorporation gaduh pangaruh anu positif kana paningkatan stackability mortir percetakan 3D. Saatos incorporating HPMC, némpelkeun murni masih conforms kana modél rheological Bingham, jeung kahadean fit R2 teu leuwih handap 0,99.

1.3Pangaruh HPMC dina sipat mékanis mortir percetakan 3D

28 d kakuatan compressive jeung kakuatan flexural of 3D percetakan mortir. Jeung kanaékan eusi HPMC, kakuatan compressive jeung flexural 28 d mortir percetakan 3D turun; nalika kandungan HPMC ngahontal 0,30%, kakuatan compressive 28 d jeung kakuatan flexural masing-masing 30,3 jeung 7,3 MPa. Studi geus ditémbongkeun yén HPMC miboga éfék hawa-entraining tangtu, sarta lamun eusina teuing tinggi, nu porosity internal mortir bakal ningkat sacara signifikan; Résistansi panyebaran naék sareng sesah pikeun ngaleungitkeun sadayana. Ku alatan éta, kanaékan porosity bisa jadi alesan pikeun turunna kakuatan mortir percetakan 3D disababkeun ku HPMC.

Prosés lamination molding unik tina percetakan 3D ngabalukarkeun ayana wewengkon lemah dina struktur jeung sipat mékanis antara lapisan padeukeut, sarta kakuatan beungkeutan antara lapisan boga pangaruh hébat kana kakuatan sakabéh komponén dicitak. Pikeun 3D percetakan spésimén mortir dicampurkeun jeung 0,20% HPMC M-H0,20 ieu motong, sarta kakuatan beungkeut interlayer diuji ku métode interlayer bengkahna. Kakuatan beungkeut interlayer tina tilu bagian éta leuwih luhur ti 1,3 MPa; sarta lamun jumlah lapisan éta low, kakuatan beungkeut interlayer éta rada luhur. Alesanna bisa jadi, di hiji sisi, gravitasi lapisan luhur ngajadikeun lapisan handap leuwih densely kabeungkeut; di sisi séjén, beungeut mortir nu mungkin gaduh leuwih Uap lamun nyitak lapisan handap, sedengkeun Uap beungeut mortir nu diréduksi alatan évaporasi jeung hidrasi nalika nyitak lapisan luhur, jadi The beungkeutan antara lapisan handap leuwih kuat.

1.4Pangaruh HPMC dina Mikromorfologi of 3D Printing mortir

Gambar SEM tina spésimén M-H0 sareng M-H0.20 dina umur 3 d nunjukkeun yén pori permukaan spésimén M-H0.20 ningkat sacara signifikan saatos nambihan 0.20% HPMC, sareng ukuran pori langkung ageung tibatan ukuran pori. grup kosong. Ieu Di hiji sisi, éta sabab HPMC boga pangaruh hawa-entraining, nu ngawanohkeun seragam jeung pori rupa; di sisi séjén, bisa jadi yén tambahan HPMC ngaronjatkeun viskositas slurry nu, kukituna ngaronjatkeun daya tahan ngurangan hawa di jero slurry nu. Paningkatan tiasa janten alesan utama pikeun turunna sipat mékanis mortir. Pikeun nyimpulkeun, pikeun mastikeun kakuatan mortir percetakan 3D, eusi HPMC henteu kedah ageung teuing (≤ 0,20%).

Kasimpulanana

(1) Hydroxypropyl methylcellulose HPMC ngaronjatkeun printability of mortir. Kalayan kanaékan eusi HPMC, extrudability of mortir nurun tapi masih mibanda extrudability alus, stackability ieu ningkat, sarta diprint waktos The berkepanjangan. Eta geus diverifikasi ku percetakan yén deformasi lapisan handap mortir nu diréduksi sanggeus nambahkeun HPMC, sarta ratio luhur-handap nyaeta 0,84 nalika eusi HPMC nyaeta 0,20%.

(2) HPMC ngaronjatkeun sipat rheological of mortir percetakan 3D. Kalayan paningkatan eusi HPMC, viskositas anu katingali, ngahasilkeun setrés sareng viskositas palastik tina paningkatan slurry; thixotropy mimiti naek lajeng nurun, sarta printability nu dicandak. Perbaikan. Tina sudut pandang rheologi, nambihan HPMC ogé tiasa ningkatkeun printability mortir. Saatos nambahkeun HPMC, slurry masih conforms kana modél rheological Bingham, sarta kahadean fit R2≥0,99.

(3) Saatos nambahkeun HPMC, microstructure na pori bahan ngaronjat. Disarankeun yén eusi HPMC teu kudu ngaleuwihan 0,20%, disebutkeun eta bakal boga dampak gede dina sipat mékanis mortir nu. Kakuatan beungkeutan antara lapisan béda tina mortir percetakan 3D rada béda, jeung jumlah lapisan Lamun leuwih handap, kakuatan beungkeut antara lapisan mortir leuwih luhur.