הדחף של סיווג כימי בייצור אדרטיבי

ייצור תוספתי התבגר מחידוש מהיר של prototyping לתוך טכנולוגיה מוכנה ייצור עבור רכיבי הנדסה לשימוש קצה.עם זאת, תהליך השכבה-by-layer מציג משתנים נעדרים בייצור תת-תחומי. Anisotropic תכונות מכניות, מתח תרמיים שאריות, שילוב של מחסנים או חיזוקים הכל תלוי על האיפור הכימי המדויק של חומר.

כיצד Spectroscopy Works: Light-Matters

בדיקות Spectroscopy משנה את התגובה שלה לקרינה אלקטרומגנטית על פני טווח תדר רחב.כאשר פוטונים להכות מדגם, הם יכולים להיספג, פולטים, מפוזרים, או מועברים.האנרגיה המועברת תואמת למעברים אלקטרוניים ספציפיים, רטטים מולקולריים, או אינטראקציות גרעיניות. על ידי ניתוח הספקטרום המתעורר - חלק של אינטנסיביות מול אורך גל או אנרגיה - מדענים בעלי ערך, זהויות כימיות, אפילו על פני חלקי גלידה מורכבים אלה.

טכניקות מפרטיות Core for 3D Printed Parts

X-ray Fluorescence (XRF) Spectroscopy

XRF הוא סוס עבודה לניתוח אלמנטרי, במיוחד בייצור תוספת מתכת. כאשר מדגם הוא מזועזע עם קרני רנטגן באנרגיה גבוהה (או קרני gamma), אלקטרונים ליבה מוזרקים. Outer אלקטרונים טיפות כדי למלא את הvacancies, פולטים חומרים אופייניים X-rays אשר אנרגיותיהם ייחודיים לכל רכיב.

(FLT:0) שכפול הדפסה תלת-ממדית: ההרחבה 1 (FLT:1) ב אבקת לייזר אבקת היתוך (LPBF) של ⁇ כגון Ti-6Al-4V או Inconel 718, XRF קובע כי אבקת ההזנה פוגשת את ASTM F3001 או F3055 מפרטים. זה יכול גם לזהות מחוסנים כגון חמצן, או אלמנטים חשמלית כי הם מאפשרים החלק המהיר של Xbriated XRF.

(FLT:0) התחייבויות:FLT:1 XRF הוא בעיקר טכניקת פני השטח (עומק שיתוק של כמה מיקרומטרים למילימטרים, בהתאם למטריקס). אלמנטים אור (התקלה נמוכה) דורשים ריק או helium purge והם מזוהים בצורה גרועה.הטכניקה מספקת יחסים אלמנטריים מרובים אך לא מולקולריים או חיבור מידע.

Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy

FTIR spectroscopy מזהה תרכובות אורגניות על ידי מדידה של אור אינפרא אדום על מספר גל ספציפי. אגרות מולקולריות - כגון C=O (פחמילא), N-H (amine), או C-O (ester) - בשפע בתדרים אופייניים, נותן טביעת אצבע של המבנה פולימרי. Absorbance שיאים יכול להיות תואמים לספריות של פולימרים ידועים ותוספים.

(FLT:0) שכפול הדפסה תלת-ממדית: FTIR הוא הכרחי עבור תהליכים מבוססי פולימרים: FDM, SLA, DLP ו- PolyJet. עבור FDM fments, FTIR יכול לאמת כי פולימר הבסיס הוא אכן ABS לטעון, PLA, ניילון, או PEEK, וגילוי מבוגרים כגון חומר ממוחזר או עודף של CV-A אינו יכול להפחית את הפחתת חלק של Cv1 של סנטימטרים; לא יכול להיות מגובה של Ct- Ct-C) לאחר ה- Cten, מעקב של סנטימטרים כפול של CvC.

(FLT:0) התחייבויות: FTIR רגיש למים ו CO2 בדרך האופטית.זה לא יכול לנתח מתכות או otropes ביעילות.הטכניקה מספקת מידע ממוצע על אזור הדגימה (בדרך כלל 100-500 מיקרומטר), כל כך בקנה מידה בסדר בהומוגנים עשויים להחמיץ.

ראומן Spectroscopy

ראמן spectroscopy מסתמך על inelastic (Raman) פיזור של אור מונוכרומטי, בדרך כלל מ לייזר בטווח גלוי או קרוב- infrared. a שבריר קטנה של שינויים פוטונים מפוזרים באנרגיה בשל מצבי רטט של הדגימה.השינוי ספקטרום משלים FTIR: רטטים סימטריים הם לעתים קרובות Raman-active בעוד רטטים אנטי-סימטריים אני-R פעיל במיוחד עבור חומרי פחמן-פחמן, כמו פחמן-פחמן, כמו פחמן-פחמן, כמו פחמן-פחמן, כמו פחמן-פחמן, חומרים פחמן-פחמי, במיוחד, כמו פחמן-פחמי, כמו פחמן-פחמי, כמו פחמן-פחמי, כמו פחמן-פחמיציפרנפסיביים, כגון פחמן-פחמי, כגון פחמן-פחמיציפרנפסמיטיביים, חומרים פחמן-פחמיים, כגון פחמן-פחמיים, כגון פחמן-פחמיים, כגון פחמן-פחמיטרמיטיביים, כגון פחמן-פחמיטיביים, חומרים פחמן-פחמיטיביים, כגון פחמן-פחמיטיביים, פחמן-פחמילאטיסמיטיביים, כגון פחמן-פחמיצימיצימיצימיטרמיטר

(FLT:0) שכפול הדפסה תלת-ממדית: ⁇ 1 (ב filaments מורכבים המכילים ננו-fillers פחמן, Raman מפות יכול להראות את איכות הפיזור; agglomeration מוביל ללהקות G ו D. עבור קרמיקה או זכוכית מלא photopolymers, Raman Maps להבחין בין גבישי לבין שלב amorphous זה משמש גם מחקר מקיף של Ramdown חלקי סיליקון (Ric) ברזולוציה משולבת (Ricial) ב-Gpomated) ב-Ricial) או חלקי סיליקון (Dived) ברזולוציה משולבת סיליקון) ברזולוציה של סיליקון (Ricialdialdial Stress) ב-Ricialdial Stress) ב-Ricialdialdialdialdial Stress) או חלקי סיליקון (Ricial Stress) ב סיליקון (Ricial Stress) ב-Ricial Stress) ב-Ricialdialdialdialdialdialdialdialdialdial Stress) או סיליקון (R.

(FLT:0) התחייבויות:FLT:1 פלואורנס מפולימרים רבים (למשל, פוליאורטאן, epoxy) יכול לצות את אות ראמן החלש.מהתחממות דגימות מה לייזר עלול לפגוע בחומרים רגישים חום.

שיטות מתקדמות ושיתופיות

לייזר-הפצה של ספקטרוסקופיה (LIBS)

LIBS משתמש דופק לייזר באנרגיה גבוהה כדי לפרט כמות קטנה של דגימות, יצירת מיקרופלמה.פלזמה היא מנתחת כדי לזהות אלמנטים. LIBS יכול לזהות אלמנטים קלים (H, Li, C, N, O) ומציעה עומק profiling על ידי הדופקים חוזרים על איכות הסביבה שלה (50-100 מיקרומטר) הופך אותו מתאים עבור מיפוי או הפרדה ב 3DS רגיל, אבל הוא לעתים קרובות microS שליטה מיקרוגרם זה (D).

אנרגיה-דיסקפרסטיבית X-ray Spectroscopy (EDS/EDX)

EDS בדרך כלל יחד עם סריקת מיקרוסקופיה אלקטרונים (SEM) זה מספק ניתוח אלמנטרי ברזולוציה sub-micrometre, מה שהופך אותו אידיאלי לבדיקת הכללות, פורוזיות, או הפצה בשלב בחלקים מודפסים.

יישומים מעשיים באיכות ובבקרת תהליכים

ניתוח ספקטרוסקופי משלב בשלבים מרובים של זרימת העבודה של ייצור התוסף:

  • (FLT:0) אימות חומרי גלם הנכנס: FLT:1; פילמנט spools ניתן לדגום על ידי ATR-FTIR או יד ביד Raman; אבקת מתכת נבדקים על ידי XRF או LIBS זה מונע הזיקה פגומה מהזנת הייצור.
  • (FLT:0) ניטור מעבד: 1FLT 1 Inline FTIR או Raman בדיקות מפותחות עבור ניטור בזמן אמת של ריפוי שרף בהפרטה או קומפוזיציה filament in חומר extrusion.
  • (ב) ,0) אימות עיבוד: (FLT:1ird חלקים נשלפים עבור ספיגה מדבק (למשל, לחות ב ניילון גרימת הידרוליזה) או השפלה תרמית (שיא חמצון ב FTIR).
  • (FLT:0) ניתוח של Failure: 1ERE (FLT:1 ), כאשר חלק שברים מוקדם יותר, מיקרו-XRF או ראמן יכולים להצביע על המקור - כגון הכללה מתכתית בחלק פולימרי או אזור של פולימריזציה לא שלמה.
  • (FLT:0) פיתוח אווירי: צוותים 1R&D משתמשים ב-spectroscopy כדי לקשור את ההרכב עם תכונות מכניות, טעינת מילוי או יחסי תערובת.

מגבלות ועיסוקים טובים

אף שיטת ספקטרום בודד מספקת תמונה מלאה. XRF מפספסת אורגנים; FTIR ו-Raman מתגעגע מתכות והם מוגבלים על פני השטח; LIBS מציע עומק אבל הוא הרסני מקומית.עבור ניתוח חזק, שילוב של טכניקות מומלץ.משטח של חלקים מודפסים כמו הדפסה יכול לפזר אור אירוע, צמצום אות ל- Noise; ללטש או ATR אביזרים לצמצום זה.

כיוונים עתידיים

מחקר באפיון ספקטרוסקופי עבור הדפסה תלת מימדית נע לכיוון שילוב ואוטומציה. Hyperspectral הדמיה (הצטברות FTIR או Raman עם שלבים סריקה) יכול לייצר מפות כימיות של חלקים שלמים, הדגשת אלגוריתמים מקומיים. Machine Learning הם מאומן לזהות spectral חתימות הקשורות לפרמטרים הדפסה אופטימליים.

מסקנה

ההרכב הכימי של חלק הנדסי מודפס תלת מימדי אינו נתון - הוא תוצאה של בחירה חומרית, פרמטרים תהליכים, תנאים סביבתיים. שיטות ספציפיותtroscopic - בראשות XRF, FTIR, ו-Raman, ונתמכת על ידי LIBS ו- EDS - לספק את ה- rigor האנליטי הדרוש כדי לאמת את ההרכב הזה.

שם מקור:0.10.10.10.10

  • (ב) ,0) Thermo Fisher Scientific - XRF Technology ReviewveFLT:1
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇