3D அச்சிடும் பொருட்களில் அலுமினா தூள் திருப்புமுனை
வடமேற்கு பாலிடெக்னிக்கல் பல்கலைக்கழகத்தின் ஆய்வகத்திற்குள் நடப்பது, ஒரு ஒளி குணப்படுத்துதல்3D பிரிண்டர் லேசாக முனகுகிறது, லேசர் கற்றை பீங்கான் குழம்பில் துல்லியமாக நகர்கிறது. சில மணிநேரங்களுக்குப் பிறகு, ஒரு பிரமை போன்ற சிக்கலான அமைப்பைக் கொண்ட ஒரு பீங்கான் கோர் முழுமையாக வழங்கப்படுகிறது - இது விமான இயந்திரங்களின் டர்பைன் பிளேடுகளை வார்க்கப் பயன்படுத்தப்படும். திட்டத்தின் பொறுப்பாளரான பேராசிரியர் சு ஹைஜுன், நுட்பமான கூறுகளைச் சுட்டிக்காட்டி கூறினார்: "மூன்று ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, இவ்வளவு துல்லியத்தைப் பற்றி நாங்கள் சிந்திக்கக்கூடத் துணியவில்லை. முக்கிய திருப்புமுனை இந்த தெளிவற்ற அலுமினா பொடியில் மறைக்கப்பட்டுள்ளது."
ஒரு காலத்தில், அலுமினா மட்பாண்டங்கள் துறையில் ஒரு "சிக்கல் நிறைந்த மாணவர்" போல இருந்தன3D அச்சிடுதல்– அதிக வலிமை, அதிக வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, நல்ல காப்பு, ஆனால் அது அச்சிடப்பட்டவுடன், அது நிறைய சிக்கல்களை சந்தித்தது. பாரம்பரிய செயல்முறைகளின் கீழ், அலுமினா பவுடர் மோசமான திரவத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பெரும்பாலும் அச்சுத் தலையைத் தடுக்கிறது; சின்டரிங்கின் போது சுருக்க விகிதம் 15%-20% வரை அதிகமாக இருக்கலாம், மேலும் மிகுந்த முயற்சியுடன் அச்சிடப்பட்ட பாகங்கள் எரிந்தவுடன் சிதைந்து விரிசல் ஏற்படும்; சிக்கலான கட்டமைப்புகளா? இது இன்னும் ஒரு ஆடம்பரமாகும். பொறியாளர்கள் கலக்கமடைகிறார்கள்: "இது ஒரு பிடிவாதமான கலைஞரைப் போன்றது, காட்டுத்தனமான யோசனைகளுடன் ஆனால் போதுமான கைகள் இல்லை."
1. ரஷ்ய சூத்திரம்: "பீங்கான் கவசத்தை" வைப்பதுஅலுமினியம்அணி
பொருள் வடிவமைப்பில் ஏற்பட்ட புரட்சியே முதன்முதலில் திருப்புமுனையாக அமைந்தது. 2020 ஆம் ஆண்டில், ரஷ்யாவின் தேசிய அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தின் (NUST MISIS) பொருள் விஞ்ஞானிகள் ஒரு புரட்சிகரமான தொழில்நுட்பத்தை அறிவித்தனர். அலுமினிய ஆக்சைடு பொடியை வெறுமனே கலப்பதற்குப் பதிலாக, அவர்கள் ஒரு ஆட்டோகிளேவில் உயர் தூய்மை அலுமினியப் பொடியை வைத்து, அலுமினிய பந்தின் மீது நானோ-நிலை கவசத்தின் அடுக்கை வைப்பது போல, ஒவ்வொரு அலுமினியத் துகளின் மேற்பரப்பிலும் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய தடிமன் கொண்ட அலுமினிய ஆக்சைடு படலத்தின் அடுக்கை "வளர" ஹைட்ரோதெர்மல் ஆக்சிஜனேற்றத்தைப் பயன்படுத்தினர். இந்த "கோர்-ஷெல் அமைப்பு" தூள் லேசர் 3D பிரிண்டிங்கின் போது (SLM தொழில்நுட்பம்) அற்புதமான செயல்திறனைக் காட்டுகிறது: கடினத்தன்மை தூய அலுமினியப் பொருட்களை விட 40% அதிகமாக உள்ளது, மேலும் உயர் வெப்பநிலை நிலைத்தன்மை பெரிதும் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது, விமானப் போக்குவரத்து தரத் தேவைகளை நேரடியாகப் பூர்த்தி செய்கிறது.
திட்டத் தலைவரான பேராசிரியர் அலெக்சாண்டர் க்ரோமோவ் ஒரு தெளிவான ஒப்புமையைச் செய்தார்: “கடந்த காலத்தில், கூட்டுப் பொருட்கள் சாலடுகள் போல இருந்தன - ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த வேலையைப் பொறுப்பேற்றன; எங்கள் பொடிகள் சாண்ட்விச்கள் போன்றவை - அலுமினியமும் அலுமினாவும் ஒன்றையொன்று அடுக்காகக் கடிக்கின்றன, இரண்டுமே மற்றொன்று இல்லாமல் செய்ய முடியாது.” இந்த வலுவான இணைப்பு, விமான இயந்திர பாகங்கள் மற்றும் அல்ட்ரா-லைட் பாடி பிரேம்களில் பொருள் அதன் திறமையைக் காட்ட அனுமதிக்கிறது, மேலும் டைட்டானியம் உலோகக் கலவைகளின் பிரதேசத்தை கூட சவால் செய்யத் தொடங்குகிறது.
2. சீன ஞானம்: மட்பாண்டங்களை "அமைக்கும்" மந்திரம்
அலுமினா பீங்கான் அச்சிடலின் மிகப்பெரிய சிரமம் சின்டரிங் சுருக்கம் - நீங்கள் ஒரு களிமண் உருவத்தை கவனமாகப் பிசைந்தீர்கள் என்று கற்பனை செய்து பாருங்கள், அது அடுப்பில் நுழைந்தவுடன் ஒரு உருளைக்கிழங்கு அளவுக்கு சுருங்கியது. அது எவ்வளவு சரியும்? 2024 ஆம் ஆண்டின் தொடக்கத்தில், வடமேற்கு பாலிடெக்னிக்கல் பல்கலைக்கழகத்தில் பேராசிரியர் சு ஹைஜுனின் குழுவினரால் ஜர்னல் ஆஃப் மெட்டீரியல்ஸ் சயின்ஸ் & டெக்னாலஜியில் வெளியிடப்பட்ட முடிவுகள் தொழில்துறையைத் துவக்கின: அவர்கள் கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜிய-சுருக்க அலுமினா பீங்கான் மையத்தை 0.3% மட்டுமே சுருக்க விகிதத்துடன் பெற்றனர்.
ரகசியம் என்னவென்றால், சேர்ப்பதுதான்அலுமினியப் பொடிஅலுமினாவை உருவாக்கி பின்னர் ஒரு துல்லியமான "வளிமண்டல மந்திரத்தை" விளையாடுங்கள்.
அலுமினியப் பொடியைச் சேர்க்கவும்: 15% மெல்லிய அலுமினியப் பொடியை பீங்கான் குழம்பில் கலக்கவும்.
வளிமண்டலத்தைக் கட்டுப்படுத்துங்கள்: அலுமினியப் பொடி ஆக்ஸிஜனேற்றமடைவதைத் தடுக்க, சின்டரிங்கின் தொடக்கத்தில் ஆர்கான் வாயு பாதுகாப்பைப் பயன்படுத்தவும்.
ஸ்மார்ட் ஸ்விட்சிங்: வெப்பநிலை 1400°C ஆக உயரும்போது, திடீரென்று வளிமண்டலத்தை காற்றாக மாற்றவும்.
இடத்திலேயே ஆக்சிஜனேற்றம்: அலுமினியத் தூள் உடனடியாக நீர்த்துளிகளாக உருகி அலுமினிய ஆக்சைடாக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது, மேலும் கன அளவு விரிவாக்கம் சுருக்கத்தை ஈடுசெய்கிறது.
3. பைண்டர் புரட்சி: அலுமினிய தூள் "கண்ணுக்கு தெரியாத பசை" ஆக மாறுகிறது.
ரஷ்ய மற்றும் சீன குழுக்கள் பவுடர் மாற்றத்தில் கடுமையாக உழைத்து வரும் வேளையில், மற்றொரு தொழில்நுட்ப வழி அமைதியாக முதிர்ச்சியடைந்துள்ளது - அலுமினிய பவுடரை பைண்டராகப் பயன்படுத்துதல். பாரம்பரிய பீங்கான்3D அச்சிடுதல்பைண்டர்கள் பெரும்பாலும் கரிம பிசின்களாகும், அவை கிரீஸ் நீக்கத்தின் போது எரிக்கப்படும்போது குழிகளை விட்டுச்செல்லும். ஒரு உள்நாட்டு குழுவின் 2023 காப்புரிமை வேறுபட்ட அணுகுமுறையை எடுக்கிறது: அலுமினியப் பொடியை நீர் சார்ந்த பைண்டராக மாற்றுதல்47.
அச்சிடும் போது, முனையானது அலுமினிய ஆக்சைடு தூள் அடுக்கில் 50-70% அலுமினிய தூள் கொண்ட "பசையை" துல்லியமாக தெளிக்கிறது. கிரீஸ் நீக்கும் நிலைக்கு வரும்போது, வெற்றிடம் இழுக்கப்பட்டு ஆக்ஸிஜன் அதன் வழியாக அனுப்பப்படுகிறது, மேலும் அலுமினிய தூள் 200-800°C வெப்பநிலையில் அலுமினிய ஆக்சைடாக ஆக்ஸிஜனேற்றப்படுகிறது. 20% க்கும் அதிகமான அளவு விரிவாக்கத்தின் சிறப்பியல்பு, துளைகளை சுறுசுறுப்பாக நிரப்பவும், சுருக்க விகிதத்தை 5% க்கும் குறைவாகக் குறைக்கவும் அனுமதிக்கிறது. "இது சாரக்கட்டுகளை அகற்றி, அதே நேரத்தில் ஒரு புதிய சுவரைக் கட்டுவதற்கும், உங்கள் சொந்த துளைகளை நிரப்புவதற்கும் சமம்!" என்று ஒரு பொறியாளர் இதை இவ்வாறு விவரித்தார்.
4. துகள்களின் கலை: கோளப் பொடியின் வெற்றி
அலுமினா பொடியின் "தோற்றம்" எதிர்பாராத விதமாக முன்னேற்றங்களுக்கு முக்கியமாக மாறியுள்ளது - இந்த தோற்றம் துகள் வடிவத்தைக் குறிக்கிறது. 2024 ஆம் ஆண்டில் "ஓபன் செராமிக்ஸ்" இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வு, உருகிய படிவு (CF³) அச்சிடலில் கோள மற்றும் ஒழுங்கற்ற அலுமினா பொடிகளின் செயல்திறனை ஒப்பிட்டுப் பார்த்தது5:
கோளப் பொடி: மெல்லிய மணல் போல பாய்கிறது, நிரப்புதல் விகிதம் 60% ஐ விட அதிகமாக உள்ளது, மேலும் அச்சிடுதல் மென்மையாகவும் பட்டுப் போலவும் இருக்கும்.
ஒழுங்கற்ற தூள்: கரடுமுரடான சர்க்கரை போல ஒட்டிக்கொண்டிருக்கும், பாகுத்தன்மை 40 மடங்கு அதிகமாக இருக்கும், மேலும் உயிரை சந்தேகிக்க முனை அடைக்கப்படுகிறது.
இன்னும் சிறப்பாக, கோளப் பொடியால் அச்சிடப்பட்ட பாகங்களின் அடர்த்தி, சின்டரிங் செய்த பிறகு 89% ஐ எளிதில் தாண்டுகிறது, மேலும் மேற்பரப்பு பூச்சு நேரடியாக தரநிலையை பூர்த்தி செய்கிறது. "இப்போது யார் இன்னும் "அசிங்கமான" பொடியைப் பயன்படுத்துகிறார்கள்? திரவத்தன்மை என்பது போர் செயல்திறன்!" ஒரு தொழில்நுட்ப வல்லுநர் சிரித்து முடித்தார்5.
எதிர்காலம்: நட்சத்திரங்களும் கடல்களும் சிறிய மற்றும் அழகானவற்றுடன் இணைந்து வாழ்கின்றன.
அலுமினா பவுடரின் 3D பிரிண்டிங் புரட்சி இன்னும் முடிவடையவில்லை. டர்போஃபேன் பிளேடுகளை உற்பத்தி செய்வதற்கு கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜிய சுருக்க கோர்களைப் பயன்படுத்துவதில் இராணுவத் துறை முன்னணியில் உள்ளது; உயிரி மருத்துவத் துறை அதன் உயிரி இணக்கத்தன்மையை விரும்பி தனிப்பயனாக்கப்பட்ட எலும்பு உள்வைப்புகளை அச்சிடத் தொடங்கியுள்ளது; மின்னணுத் துறை வெப்பச் சிதறல் அடி மூலக்கூறுகளை இலக்காகக் கொண்டுள்ளது - எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, அலுமினாவின் வெப்பக் கடத்துத்திறன் மற்றும் மின்சாரம் அல்லாத கடத்துத்திறன் ஈடுசெய்ய முடியாதவை.