3d 인쇄 엔지니어링 부품의 화학 구성을 결정하는 Spectroscopic 방법

첨가제 제조에 있는 화학 특성화의 Imperative

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Spectroscopy 작동 방법 : 빛 매트 인터랙션

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3D 프린팅 부품에 대한 핵심 분광 기술

X-ray 형광 (XRF) 분광기

XRF는 금속 첨가제 제조에서 원소 분석을위한 작업자입니다. 샘플이 고에너지 X-ray (또는 감마 레이)와 irradiated 때, 핵심 전자는 방출됩니다. 백신을 채우기위한 외부 전자 드롭은 각 요소에 고유 한 독특한 형광 X-ray를 방출, 각 요소에 고유 한. 현대 에너지 분산 XRF (ED-XRF) 악기는 최대 수십억 개의 금속 성분을 검출 할 수 있습니다.

]3D 프린팅에 대한 응용: Ti-6Al-4V 또는 Inconel 718과 같은 합금의 레이저 분말 침대 fusion (LPBF)에서 XRF는 Feedstock 분말 구성이 ASTM F3001 또는 F3055 사양을 충족한다는 것을 보증합니다. 또한, XRF는 부품에 포함 산소, 질소, 또는 tramp 요소와 같은 추적 오염 물질을 감지 할 수 있습니다. 금속 충전 또는 FDM을 가진 바인더 제트 또는 FDM의 경우 XRF는 휴대용 부품의 빠른 교체를 허용하지 않고 XRF의 표면 검사를 확인합니다.

Limitations: XRF는 주로 매트릭스에 따라 몇 개의 마이크로미터의 분석 깊이 (밀리미터의 분석 깊이)입니다. 가벼운 요소 (더 낮은 나트륨) 진공 또는 헬륨 퍼지가 필요하며, 거의 감지됩니다. 이 기술은 대량 원소 비율을 제공하지만 분자 또는 접합 정보를 제공합니다.

4개의 Transform 적외선 (FTIR) 분광기

FTIR 분광기는 특정한 파수에 적외선 빛의 흡수를 측정해서 유기 화합물을 식별합니다. C=O (탄소), N-H (아민), 또는 C-O (ester)와 같은 분자 결합은 특성 빈도에 진동하고, 중합체 구조의 지문을 주는. 흡수성 첨단은 알려진 중합체와 첨가물의 라이브러리에 일치할 수 있습니다.

]3D 프린팅에 대한 응용: FTIR는 폴리머 기반 프로세스에 대한 불가결성입니다: FDM, SLA, DLP, PolyJet. FDM 필라멘트의 경우, FTIR는 기본 폴리머가 실제로 주장 된 ABS, PLA, 나일론, 또는 PEEK이며 재활용 재료 또는 과도한 가소제와 같은 성인을 감지 할 수 있습니다. UV 경화 수지에서, 그것은 CTI의 기계적 특성에 따라 측정되는 물질의 범위가 감소 될 수 있습니다. (CTI)1의 CTI는 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의 CTI의

Limitations: FTIR은 광 경로의 물과 CO2에 민감합니다. 금속이나 탄소 알레르기를 효과적으로 분석할 수 없습니다. 이 기술은 샘플링 영역 (일반적으로 100-500 μm)에 대한 평균 정보를 제공하며, 초고량 불균형은 놓칠 수 있습니다.

라만 Spectroscopy

Raman spectroscopy는 눈에 보이는 또는 가까운 적외선 범위에서 레이저에서 모노크롬 광선의 흩어져 인 탄성 (Raman)에 의존합니다. 작은 조각은 샘플의 진동 형태 때문에 에너지에서 흩어져진 광경 교대를 비난합니다. 교대는 FTIR에 스펙트럼 보완을 산출합니다: 비대칭 진동은 IR 민감하는 동안 비대칭 진동은 종종 Raman-active입니다. Raman은 탄소 흑연 물자, 탄소 탄소 탄소 흑연 (Nanocene), 탄소 탄소 탄소 탄소 탄소 (Nanoctube) 및 탄소 (Nanoctube)와 같은 특히 강력합니다.

]3D 프린팅에 대한 응용 프로그램: 탄소 나노필러를 포함하는 복합 필라멘트에서 Raman maps는 분산 품질을 보여줄 수 있습니다; agglomeration는 넓은, 약한 G 및 D 밴드에 지도합니다. 세라믹 또는 유리 충전 된 광합체를 위해 Raman은 결정성 및 무조직 단계 사이에 구별됩니다. 또한 인쇄 된 부품의 잔여 응력을 연구하기 위해 사용됩니다. 응력은 췌장 또는 혈장에서 실리콘을 옮기고, 혈장 또는 혈장에서 혈장 또는 혈장에 대한 간섭리를 나타냅니다. (CSR)

Limitations: 많은 고분자 (예: 폴리우레탄, 에폭시)에서 형광은 약한 Raman 신호를 늪 수 있습니다. 레이저에서 가열하는 것은 열 과민한 물자를 손상할지도 모릅니다. Raman는 명백하게 표면 기술, 깊이 프로파일링은 confocal 광학으로 가능합니다.

Emerging 및 Complementary 분광계 방법

레이저 유도된 고장 분광기 (LIBS)

LIBS는 microplasma를 창조하는 소량의 표본을, ablate에 고에너지 레이저 맥박을 이용합니다. 플라스마 방출은 성분을 식별하기 위하여 분석됩니다. LIBS는 빛 성분 (H, Li, C, N, O)를 검출하고 반복한 맥박에 의해 깊이 프로파일링을 제안합니다. 그것의 공간 해결책 (50-100 μm)는 3D 인쇄한 금속에 있는 지도 오염물질 또는 분리를 위해 적당한 만듭니다. XRF와는 달리, LIBS는 micro-destructive (g)는 수시로 이 질을 위해, 그러나 통제할 수 있는 약간의 통제됩니다.

에너지 분산 X-ray 분광기 (EDS / EDX)

EDS는 일반적으로 전자 현미경 검사 (SEM)를 검사하는 결합됩니다. 그것은 인쇄한 부속에 있는 그것의 이상적인 시험 inclusions, porosity, 또는 단계 배급을 위해 이상적인 그것을 만드는 sub-micrometre 해결책에 성분 분석을 제공합니다. 그러나, 표본 준비의 절단, 설치 및 닦기 파괴적인. EDS는 미크론 가늠자 구성을 계시해서 대량 XRF를 보충합니다.

품질 및 공정 제어에 대한 실무적 응용

Spectroscopic 분석은 첨가제 제조 워크플로우의 여러 단계에 통합합니다.

일시 재료 검증: 필라멘트 스풀은 ATR-FTIR 또는 핸드 헬드 Raman에 의해 샘플링 될 수 있습니다; 금속 분말은 XRF 또는 LIBS에 의해 테스트. 이것은 입력 생산에서 결함 피드를 방지합니다.
공정 모니터링:] 인라인 FTIR 또는 Raman probe는 vat photopolymerization 또는 재료 압출에 필라멘트 구성에 수지 치료의 실시간 모니터링을 위해 개발되고있다.
Post-processing 검증: 완성된 부품은 오염물질 배출(예: 나일론의 습기가 가수분해) 또는 열 분해(FTIR의 산화 피크)에 대해 검사됩니다.
Failure 분석: 부분 골절이 조기에 발생하면, 마이크로-XRF 또는 Raman은 폴리머 부분이나 불완전한 중합성의 금속 포함과 같은 기원을 핀포인트 할 수 있습니다.
Material development: R&D 팀은 기계적 특성, 선택적 필러 로딩 또는 혼합 비율과 결합 구성을 구성하는 분광기를 사용합니다.

제한 및 모범 사례

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미래 지향

3D 프린팅에 대한 분광 분석 연구는 통합 및 자동화를 향해 이동하고 있습니다. 하이퍼 스펙트럼 이미징 (스캔 스테이지가있는 FTIR 또는 Raman)은 전체 부품의 화학지도를 생산할 수 있으며 로컬 애니마스를 강조합니다. 기계 학습 알고리즘은 최적의 인쇄 매개 변수와 관련있는 스펙트럼 서명을 인식하는 훈련됩니다. 휴대용, 저비용 Raman 및 NIR 분광계는 작은 제조업체의 현장 사용에 대한 신흥입니다. 또한, [[FLT:[[FLT:[[FLT:]]: International Practices in a UNESCO-F[FLT]]는 품질 관리에 대한 품질 관리 지침을 개발할 것입니다.