تفسیر مشخصات شیمیایی در تولید افزودنی

تولید افزودنی از یک نوآوری سریع به یک تکنولوژی آماده تولید برای اجزای مهندسی نهایی بالغ شده است، با این حال، فرآیند رسوب لایه به لایه متغیرهای موجود در تولید برشی را معرفی می کند. Anisrick مکانیکی خواص، فشار حرارتی 3، و ادغام پرکننده ها یا تقویت کننده ها همه بستگی به آرایش دقیق مواد دارد. A ممکن است حاوی یک برش پلاستیکی غیر مسدود کننده باشد - یک ترکیب دقیق از چسب های کامپوزیتی، ممکن است یک چسب های حاوی یک چسب های حاوی یک چسب های برشی یا چسب های حاوی یک چسب های برش پلاستیکی باشد که حاوی یک چسب های حاوی یک چسب های برش دهنده برش دهنده برش دهنده برش دهنده برشی دقیق باشد.

چگونه Spectroscopy کار می کند: تعامل با نور-Matter

پروب های Spectroscopy با اندازه گیری پاسخ آن به تابش الکترومغناطیسی در طیف فرکانس گسترده ای اهمیت دارند.هنگامی که فوتون ها یک نمونه را به دست می آورند، می توانند جذب، انتشار، پراکنده یا انتقال شوند. انرژی منتقل شده با انتقال های الکترونیکی خاص، ارتعاشات مولکولی یا تعاملات هسته ای هماهنگ می شود.با تجزیه و تحلیل نتیجه - یک طرح شدت در مقابل طول موج یا دانشمندان انرژی - می تواند توانایی اتصال شیمیایی پیچیده را در این قطعات مخلوط، حتی قطعات مخلوط شیمیایی پیچیده را درک کند.

تکنیک های Spectroscopic Core برای قطعات پرینت 3D

اشعه ایکس فلورسانس (XRF) Spectroscopy

XRF یک اسب کار برای تجزیه و تحلیل عنصری است، به ویژه در تولید افزودنی فلزی، هنگامی که یک نمونه با پرتوهای ایکس با انرژی بالا (یا پرتوهای گاما)، الکترون های اصلی به صورت الکترونیکی حذف می شوند تا الکترون های بیرونی را پر کنند تا مواد منفجره، تابش ویژگی اشعه ایکس فلورسنت که انرژی آنها منحصر به فرد به هر عنصر است.

درخواست چاپ 3D: در مخلوط پودر لیزر پودر دستمال مرطوب (LPBF) از آلیاژهای مانند Ti-6Al-4V یا Inconel 718، XRF تایید می کند که ترکیب پودر خوراکstock با استاندارد F3001 یا F30 مطابقت دارد، همچنین می تواند آلاینده هایی مانند اکسیژن، نیتروژن یا عناصر پر شده را که به طور سریع ترکیبات فلزی را تجزیه و تحلیل می کنند، ردیابی کند.

XRF در درجه اول یک تکنیک سطح (در عمق تجزیه و تحلیل چند میکروموز به میلی متر، بسته به عناصر نور ماتریس (کم سدیم) نیاز به خلاء یا هلیوم پاک سازی و به طور ضعیف تشخیص داده می شود.

چهار تغییر Infrared (FTIR) Spectroscopy

طیفوسکوپی FTIR ترکیبات آلی را با اندازه گیری جذب نور مادون قرمز در تعداد موج خاص مشخص، پیوندهای مولکولی - مانند C=O (کربنyl)، N-H (amine)، یا C-O (درجه) - با فرکانس های مشخص، دادن اثر انگشت از ساختار پلیمر، می تواند به کتابخانه های پلیمر شناخته شده و مواد افزودنی مطابقت داشته باشد.

درخواست چاپ 3D: FTIR برای فرآیندهای پلیمری ضروری است: FDM، SLA، DLP و PolyJet برای رشته های FDM، FTIR می تواند تایید کند که پلیمر پایه در واقع ادعا ABS، PLA، نایلون، یا PEEK، و تشخیص بزرگسالان مانند مواد بازیافت شده یا مواد بازیافت شده است که به طور مستقیم استفاده می شود.

FTIR حساس به آب و CO2 در مسیر نوری است، نمی تواند فلزات یا همه گیران کربن را به طور موثر تجزیه و تحلیل کند.این تکنیک اطلاعات متوسط در مورد منطقه نمونه برداری (معمولا 100-500 μm)، بنابراین inhomogeneities ممکن است از دست رفته باشد.

Raman Spectroscopy

طیفوسکوپی Raman به پراکندگی نور تک رنگی متکی است، معمولا از لیزر در محدوده قابل مشاهده یا نزدیک مادون قرمز، بخش کوچکی از فوتون های پراکنده به دلیل حالت های ارتعاشی نمونه، انتقال طیف مکملی به FTIR: ارتعاشات متقارن اغلب Raman-active هستند، در حالی که یک گراف ضد کربن است (به ویژه کربن).

درخواست به چاپ 3D: در رشته های کامپوزیت حاوی نانوکاربران کربن، نقشه های Raman می تواند کیفیت پراکندگی را نشان دهد؛ agglomeration منجر به تجزیه و تحلیل گسترده، ضعیف G و D باند - برای سرامیک یا فتوکپی شیشه ای، Raman تمایز بین کریستال و یک فاز غیر قابل تجزیه و تحلیل لایه های صوتی (در بخش های سیلیکاتقیده شده در بخش های سیلیکات) و یا کامپوزیت محلی (Rfome) می شود.

Fluorescence از بسیاری از پلیمر ها (به عنوان مثال پلی تکنیک، اپوکسی) می تواند سیگنال ضعیف Raman رامر را از لیزر را ایجاد کند، ممکن است به مواد حساس به حرارت آسیب برساند. Raman به طور ذاتی یک تکنیک سطح است، هر چند پروفایل عمقی ممکن است با فیبروزک.

روش های Spectroscopic نوظهور و Complementary Spectroscopic

لیزر-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)

LIBS از یک پالس لیزر با انرژی بالا برای تنظیم مقدار کمی از نمونه، ایجاد میکروپلاسما استفاده می کند، انتشار پلاسما برای شناسایی عناصر تجزیه و تحلیل می شود. LIBS می تواند عناصر نور را شناسایی کند (H، Li، C، N، O) و ارائه پروفایل عمق توسط پالس های مکرر قابل قبول آن (50-100 μm) آن را برای نقشه برداری یا جداسازی مناسب در فلزات چاپی (اغلب با کیفیت XRFA، کمتر قابل قبول است).

اسپتروسکوپی اشعه ایکس (EDS/EDX)

EDS به طور معمول همراه با میکروسکوپ الکترون اسکن (SEM) آن را تجزیه و تحلیل عنصری در حل زیر میکرومتر، آن را ایده آل برای بررسی گنجاندن، منافذ، یا توزیع فاز در قطعات چاپی است، با این حال، آماده سازی نمونه - اغلب برش، و جلا دادن - است مخرب است. EDS مکمل های عمده XRF با ترکیب آشکار کننده میکرون.

برنامه های کاربردی در کیفیت و کنترل فرآیند

تجزیه و تحلیل Spectroscopic در مراحل مختلف گردش کار تولید افزودنی ادغام می شود:

  • در آینده اعتبار مواد خام: ، رشته های گلوکوزپول می تواند توسط ATR-FTIR یا رامن دستی نمونه برداری شود؛ پودر های فلزی توسط XRF یا LIBS آزمایش می شوند که از ورود به تولید جلوگیری می کند.
  • نظارت بر فرایند: در خط FTIR یا Raman پروب برای نظارت در زمان واقعی درمان رزین در عکس برداری خصوصی یا ترکیب رشته ای در اکستروژن مواد توسعه یافته است.
  • تأیید پردازش پس از پردازش: قطعات نهایی برای جذب روده (به عنوان مثال رطوبت در نایلون باعث هیدرولیزوز) یا تخریب حرارتی (نمازاکسید در FTIR) اسکن شده است.
  • ] تجزیه و تحلیل شکست: هنگامی که یک شکستگی جزئی از پیش از موعد، میکرو-XRF یا Raman می تواند منشأ را مشخص کند - مانند یک ترکیب فلزی در یک قسمت پلیمری یا منطقه ای از پلیمریزاسیون ناقص.
  • توسعه مواد: تیم های R&D از طیفوسکوپی برای ارتباط با خواص مکانیکی، بهینه سازی بارگذاری پرکننده یا نسبت های مخلوط استفاده می کنند.

محدودیت ها و بهترین تمرین ها

هیچ روش طیفوسکوپی یک تصویر کامل را فراهم نمی کند. XRF ارگانیک را از دست می دهد؛ FTIR و Raman فلزات را از دست می دهند و محدود به سطح هستند؛ LIBS عمق را ارائه می دهد، اما برای تجزیه و تحلیل قوی، ترکیبی از تکنیک های کاربردی توصیه می شود.

مسیر های آینده

تحقیقات در مشخصات طیفوسکوپی برای چاپ 3D به سمت یکپارچگی و اتوماسیون حرکت می کند. [تصویر برداری Hyperspectral (coupling FTIR یا Raman با مراحل اسکن) می تواند نقشه های شیمیایی کل قطعات را تولید کند، برجسته کردن الگوریتم های یادگیری ماشین برای تشخیص امضاهای طیفی مرتبط با پارامترهای چاپ مطلوب آموزش دیده می شود.

نتیجه گیری

ترکیب شیمیایی یک بخش مهندسی چاپ سه بعدی یک نتیجه نیست - نتیجه انتخاب مواد، پارامترهای فرایند و شرایط محیطی است. روش های Spectroscopic - که توسط XRF، FTIR و Raman و پشتیبانی شده توسط LIBS و EDS - ارائه می دهد سخت تحلیلی مورد نیاز برای تأیید این ترکیب است.

[در این باره] [[[ویرایش]