Tính đặc trưng hóa học trong việc sản xuất thêm

Việc sản xuất thêm đã phát triển từ một tính năng cơ học nhanh chóng, giảm thiểu sự căng thẳng nhiệt độ, và sự kết hợp của các chất liệu hay tăng viện phụ thuộc vào hóa học chính xác. Tuy nhiên, các chất này có thể chứa các chất tẩy không được bảo quản, bột bột có thể chứa chất khử sắc tố, hoặc chất phóng xạ có thể có khả năng chữa lành không đầy đủ - bị lỗi dẫn đến việc nạp quá nhiều chất lượng. Kính hiển thị các phương pháp không có tính chất hủy diệt, chất lượng cao, chất lượng bảo vệ, chất lượng không xác định, và thiết bị bảo vệ không gian, công nghệ và không gian y tế.

Cách quang phổ hoạt động: Sự tương tác giữa các tia sáng

Khi photon đánh vào một mẫu, phát tán, phân tán hay truyền tải năng lượng tương ứng với sự chuyển đổi điện tử, rung động phân tử, hay tương tác hạt nhân với tần số rộng lớn. Khi quang phổ có thể được hấp thụ, phát tán, phân tán, phân hủy, hay chuyển hóa học. Đối với các phần tử, khả năng in ra các tính năng này thông qua hình học phức tạp, đặc biệt là các tính năng biến thể trong sự biến thể, hoặc biến thể nhiệt độ hay năng lượng có thể được tạo ra từ sự biến đổi hay biến thể.

Công nghệ quang phổ lõi cho phần in 3D

Comment

XRF là một con ngựa làm việc để phân tích nguyên tố, đặc biệt là trong việc sản xuất kim loại. Khi một mẫu được xạ bằng tia X-F cao (hay tia gamma), electron lõi được phóng ra. electron ngoài điện tử thả để lấp đầy các vị trí, phát ra đặc trưng của tia phóng xạ mà năng lượng độc nhất cho mỗi yếu tố. Các dụng cụ phát điện XF năng lượng hiện đại có thể phát hiện đồng thời từ Natri đến chất lượng tử, với các giới hạn phát hiện trong phạm vi hàng triệu phần tử kim loại.

Ứng dụng để in 3D: ) Trong sự hợp hạch giường bằng laser (LPBF) của các hợp kim như Ti-6Al-4V hoặc Inconel 718, XRF xác nhận sự hợp nhất giữa các hợp chất dinh dưỡng ASTM F3001 hoặc F30 đặc tả đặc trưng của F55. Nó cũng có thể phát hiện các yếu tố ô nhiễm như oxy, ni lông, hoặc tiện ích mà làm nhiễu phần. Đối với máy bay phản lực hay FDM với sợi kim loại, XR xác nhận phần trăm đồng phục của cổng và các công cụ hóa cổng X.

Các phân tích:) Các yếu tố: XRF chủ yếu là kỹ thuật bề mặt (tiểu thức phân tích sâu một vài micrometres đến mmeres, tùy thuộc vào ma trận). Các yếu tố ánh sáng (trymrin) cần thiết chân không có chân không hay khí và không được phát hiện sai. Kỹ thuật cung cấp tỷ lệ phần tử lớn nhưng không cung cấp thông tin về phân tử hoặc liên kết.

Comment

Bản sao của FTIR xác định các hợp chất hữu cơ bằng cách đo độ hấp thụ ánh sáng hồng ngoại ở số sóng đặc trưng. Liên kết phân tử (như C = O, N-H (amine), hoặc C-O (ter) - đa số các tần số đặc trưng, đưa ra dấu vân tay của cấu trúc cấu trúc R2. Có thể tương ứng với các thư viện của các chất kết hợp và chất phụ.

Ứng dụng cho việc in 3D:[FLT: 1] FTIR là cần thiết cho quá trình dựa trên chất lỏng: FDM, SLA, DP, và PolyJet. Đối với FDM filaments, FTIR có thể xác nhận rằng các cơ sở dữ liệu ABS, PLA, nylon, và phát hiện các chất làm giả như vật liệu tái chế hay chất dẻo quá mức. Trong khi giám sát, việc chuyển đổi bằng cách theo dõi sự biến mất của sợi dây liên kết hai chiều, gần 16 cm; có thể giảm hiệu quả không hoàn chỉnh và không có tính chất chỉnh của răng, có thể gây ra hiệu quả về mặt cơ khí và không có thể phản ánh trực tiếp đến chất liệu y khoa.

Những sự đánh giá: FTIR nhạy cảm với nước và CO2 trong đường quang học. Nó không thể phân tích kim loại hoặc các-bon một cách hiệu quả. Kỹ thuật cung cấp thông tin trung bình trên vùng mẫu (thường là 100–500 mm), vì vậy có thể bỏ sót các vùng không có nhiều khí hậu.

Kính thiên văn Raman

quang phổ Raman phụ thuộc vào các biểu đồ không rõ ràng (Raman) phân tán ánh sáng phân tán từ vật liệu phân chia, thường là từ tia laser trong phạm vi có thể nhìn thấy hoặc gần hồng ngoại. Một phần nhỏ lượng photon rải rác chuyển động năng lượng do các chế độ dao động của mẫu. Chuyển đổi này tạo ra một quang phổ bổ sung cho FTIR: dao động đối xứng thường là Raman hoạt động đối xứng IR. Raman đặc biệt mạnh cho các vật liệu carbonaceous, như đồ thị nano, ống nano (c- cacbon, và kim cương giống như kim cương).

Ứng dụng để in 3D: [FLT: 1] Trong các sợi quang tổng hợp gồm các sợi cacbon nano, Raman bản đồ có thể hiển thị chất lượng phân tán; sự kết hợp gglomeration dẫn đến các nhóm G yếu G và D. Đối với đồ gốm hoặc đồ họa hóa, Raman phân biệt giữa tinh thể và các giai đoạn hình thái. Nó cũng được dùng để nghiên cứu chất lượng phân tích tính chất lượng in: thay đổi đỉnh silicon trong các phần cứng hoặc băng đa hợp chất. Trong đồ thị tập hợp tập hợp. Độ phân giải tập tin: không gian tập hợp phân giải (Raman)

Sự bắt chước: Dòng chảy từ nhiều chất cao (v. d., polyurethane, epoxy) có thể làm ngập tín hiệu Raman yếu. Mẫu nhiệt từ các vật liệu nhạy cảm với tia laser có thể gây hư hại. Raman vốn là một kỹ thuật bề mặt, mặc dù khả năng phân tích bề mặt có thể với quang học cocoal.

Phương pháp quang phổ và ca ngợi

Bản sao quang phổ Laser- Induced Breakdown (LIBS)

LIBS sử dụng xung laser năng lượng cao để tách một lượng nhỏ mẫu, tạo ra một bản sao nhỏ. Phản xạ plasma được phân tích để xác định các yếu tố. LIBS có thể phát hiện các yếu tố ánh sáng (H, Li, N, O) và cung cấp phân tích sâu bằng các xung lặp lại. Độ phân giải không gian (50–100 gõ) làm cho nó thích hợp cho việc phân hủy hoặc phân hủy các kim loại trong 3D. Không giống như XBS, LBS là vi ký tự hủy bỏ (một vài micrograms) nhưng thường được chấp nhận để kiểm soát chất lượng.

Kính thiên văn X- năng lượng thuyết phục (EDS/EDX)

Các tập tin này thường được kết hợp với việc quét siêu vi điện tử (SEM). Nó cung cấp phân tích nguyên tố tại độ phân giải dưới đường kính, làm cho nó lý tưởng để kiểm tra các tính năng, độ bão hòa, hay phân phối giai đoạn trong các phần in. Tuy nhiên, chuẩn bị mẫu -- thường cắt, tăng, tăng và tô sáng -- là sự phá hủy. DDS bổ sung phần lớn XRF bằng cách tiết lộ cấu trúc vi mô.

Những ứng dụng thực tiễn về kiểm soát chất lượng và tiến trình

Phân tích quang phổ tích ở nhiều giai đoạn trong dòng sản xuất phụ:

  • Đang tiến tới hợp thức hoá vật liệu thô: ống dẫn phụ có thể được lấy mẫu bởi ATR-FTIR hay cầm tay Raman; bột kim loại được thử nghiệm bởi XRF hay LIS. Việc này ngăn cản việc cung cấp dữ liệu khiếm khuyết không cho phép nhập vào vật liệu.
  • Theo dõi xử lý:) Trực tiếp FTIR hoặc Raman thăm dò đang được phát triển để kiểm tra phương pháp chữa trị bằng nhựa trong vat ot otplymeration hoặc cấu tạo sợi trong việc giải phóng vật liệu.
  • Việc thẩm tra thẩm định hình cầu dao: đã quét xong các phần được quét để tìm chất ô nhiễm (v. d., độ ẩm trong nylon gây ra sự thoái hóa thủy phân) hoặc độ ẩm nhiệt (tramation top in FTIR).
  • Phân tích:) Khi một phần bị gãy sớm, vi phân hay Raman có thể xác định nguồn gốc - như một kim loại trong một phần hoặc một vùng của sự kết hợp không đầy đủ.
  • Phát triển máy tính: các đội R&D sử dụng quang phổ để cấu tạo tương quan với các tính chất cơ học, tối ưu nạp hoặc tỷ lệ pha trộn.

Giới hạn và thực hành tốt nhất

Không có phương pháp quang phổ đơn nào cung cấp một hình ảnh hoàn chỉnh. XRF bỏ qua hữu cơ; FTIR và Raman bỏ qua kim loại và bị giới hạn bề mặt; LIBS cung cấp độ sâu nhưng gây phá hủy cục bộ. Đối với phân tích mạnh mẽ, một sự kết hợp các kỹ thuật tương tự. Độ hỗn độn của các bộ phận in có thể phân tán ánh sáng, giảm độ sáng tín hiệu để nhiễu; việc tô sáng hay thiết bị nhập dạng Aplict phụ này. Tiêu chuẩn cân chỉnh tương tự ma trận (v. d., tính năng tương tự) cần thiết cho phép tính toán. Cũng cần thiết để hiệu chỉnh các phần cứng của các phần tử. Cũng nên nhận biết các quy tắc tia laser và hệ thống điều khiển khi triển khai an toàn này.

Hướng tương lai

Nghiên cứu về quang phổ hoá học cho việc in 3D đang tiến tới sự tích hợp và tự động hóa. Ảnh chụp siêu đại diện (có thể nâng cấp FTIR hoặc Raman với giai đoạn scan) có thể tạo bản đồ hóa học gồm toàn bộ các phần, tô sáng các thuật toán học địa phương. Các thuật toán học máy đang được huấn luyện để nhận ra các ký hiệu đại diện liên quan đến các tham số tối ưu in. Có thể, giá trị thấp Raman và NIR kính hiển thị để sử dụng các nhà sản xuất nhỏ. Hơn nữa, các tiêu chuẩn như [FT: 0] Quốc tế [FT: 1] đang phát triển các chỉ dẫn quang phổ thông để kiểm soát chất lượng của cảnh, mà sẽ thêm vào các công nghiệp sẽ giúp đỡ trong việc sản xuất.

Kết luận

Thành phần hóa học của một phần kỹ thuật in 3D không phải là một kết quả của lựa chọn vật chất, các tham số xử lý và điều kiện môi trường. cấu tạo các phương pháp siêu tân tiến, được tạo bởi XRF, FTIR, và Raman, và được hỗ trợ bởi LIS và EDS - thiết kế bộ phân tích cần thiết để kiểm tra cấu trúc đó. Bằng cách đưa những kỹ thuật này vào các dòng sản xuất, nhà sản xuất có thể giảm đáng tin cậy, cải thiện phần còn lại, và mở rộng tiềm năng sản xuất cho ứng dụng quan trọng. Khi công nghệ này sẽ vẫn còn lại một công cụ cần thiết để xác thực mà đã được in ra.

Đọc: