حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده خبر

شکل‌دهی افزایشی قطعات فلزی و سرامیکی مبتنی بر فناوری جت نانوذرات

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۱۱/۰۷ تعداد بازدید : ۱۲۷
تعداد رای : ۰
اخیرا کمپانی XJet موفق به توسعه‌ی پلتفرم جدیدی برای ساخت قطعات فلزی و سرامیکی به روش شکل‌دهی افزایشی شده که از آن تحت عنوان فناوری جت نانوذرات یاد می‌شود. در این روش به جای استفاده از پودرهای فلزی یا سرامیکی، یک مایع حاوی نانوذرات فلزی یا سرامیکی به کار گرفته می‌شود.

شرکت XJET در سال 2007 تأسیس شد و از همان بدو تأسیس به دنبال نوآوری و دستاوردهای بزرگ بود و وعده داد در این راه هرگز تسلیم نخواهد شد. در سال 2016 این شرکت در زمینه شکل‌دهی افزایشی قطعات فلزی و سرامیکی پلتفرم جدیدی را تحت عنوان فناوری جت نانوذرات (NanoParticle Jetting Technology) راه اندازی کرد. این فناوری متکی بر نازل‌های چاپ جوهر افشان برای رسوب لایه‌هایی از یک مایع حاوی نانوذرات است. در خصوص فناوری جت نانوذرات ذکر این نکته ضروری است که این روش نه تنها می‌تواند در شکل‌دهی افزایشی فلزات استفاده شود بلکه می‌تواند برای چاپ سرامیک‌ها نیز مفید واقع شود. به طور کلی تفاوت‌های بارز فناوری جت نانوذرات با سایر فناوری‌های موجود را در موارد زیر می‌توان خلاصه نمود:

 

1. در این روش از پودر فلزات یا سرامیک‌ها استفاده نمی‌شود و به جای آن مایعات حاوی نانوذرات فلزی یا سرامیکی به کار گرفته می‌شوند. قابل ذکر است که دستگاه چاپ برای پودرهای فلزی و سرامیکی یکسان است. البته توجه داشته باشید که با تغییر نوع ماده چاپ یکسری آماده سازی‌های اولیه از قبیل تمیزکاری دستگاه، کالیبره کردن مجدد آن و ... اجتناب ناپذیر خواهد بود. 

 

2. در این فناوری همزمان از دو ماده مختلف تحت عنوان ماده ساخت (build material) و ماده تقویت‌کننده سازه (support material) استفاده می‌شود. این دو ماده طبق الگوی قطعه مورد نظر به طور همزمان روی سطح چاپ (سینی چاپ) پاشش می‌شوند. نتیجه استفاده همزمان از این دو ماده به این مفهوم است که اولا در طراحی‌ها آزادی عمل وجود دارد و در ثانی امکان ساخت قطعات نزدیک به شکل نهایی (near-net shape) مهیا می‌شود. از طرفی با توجه به این که در این روش از نانوذرات استفاده می‌شود و امکان کنترل هر نانوذره بر روی سطح وجود دارد می‌توان به دقت‌های بسیار بالایی دست یافت و قطعاتی بسیار دقیق تولید کرد.

دقت‌هایی که با این فناوری قابل حصول هستند بسیار قابل توجه و تحسین برانگیز هستند. برای قطعاتی با ابعاد تا حدود 50 میلیمتر، دقت سیستم 50± میکرون ذکر شده است. در مورد قطعات با ابعاد بزرگتر این میزان تا 100± میکرون کاهش می‌یابد.

 

3. در این فناوری لایه‌های بسیار نازک با ضخامتی در محدوده 8 تا 10 میکرون روی سطح رسوب داده می‌شوند. این بدین معنی است که کیفیت سطحی قابل حصول حتی برای سطوح شیبدار بسیار بالاست و در بیشتر موارد اصلا نیاز به پرداخت سطح نیست.

در تشریح دقیق این فناوری باید گفت نحوه اجرای این فرآیند به این صورت است که کل سطح چاپ (printing tray) توسط 24 هد چاپ جوهر افشان تحت پوشش قرار می‌گیرد. این هدها با جت همزمان هر دو ماده ساخت و تقویت‌کننده در سر تا سر ناحیه چاپ به عقب و جلو حرکت کرده و قطعه  مورد نظر را طبق نقشه از پیش تعریف شده ایجاد می‌کنند. مکانیزم تشکیل لایه بر روی سینی چاپ برای هر دو ماده مشابه بوده و به این صورت است که مایع حاوی نانوذرات روی سطح چاپ با دمای حدود 250 درجه سانتیگراد پاشش می‌شود. با برخورد قطرات پاشش شده به سطح، مایع تبخیر شده و فقط نانوذرات همراه با پوششی از عامل اتصال دهنده بر روی آنها بر جای می‌مانند.

 

سیستم مورد استفاده در فناوری جت نانوذرات

 

4. یکی دیگر از تفاوت‌های کلیدی این فناوری با سایر روش‌های شکل‌دهی افزایشی در این است که نیازی به ایجاد ساختارهای تقویت‌کننده نیست زیرا در حین ساخت کلیه حفرها و جاهای خالی موجود در قطعه توسط ماده تقویت‌کننده پر می‌شوند.

در انتهای فرآیند چاپ، کار تمام شده تلقی می‌شود. قطعات چاپ شده از روی سینی چاپ برداشته شده و در داخل یک حلال ملایم و بی‌خطر قرار داده می‌شوند. طی این فرآیند ماده تقویت‌کننده به طور کامل در حلال حل شده و تنها قطعه خام برای انجام مرحله زینترینگ بر جای می‌ماند. بنابراین این فناوری این امکان را به مهندسان و طراحان می‌دهد تا بدون در نظر گرفتن محدودیت‌های ناشی از ملاحظات ساختار تقویت‌ککنده هر شکل و هندسه‌ای را خلق کنند.

در مرحله پایانی قطعه خام در داخل یک آون قرار گرفته و فرآیند زینترینگ انجام می‌شود. بسته به جنس ماده استفاده شده برای تولید قطعه، فرآیند زینترینگ می‌تواند 12 تا 14 ساعت به طول بیانجامد. وقوع انقباض در فرآیند زینترینگ امری بدیهی است اما با توجه به اینکه در این فرآیند از نانوذرات استفاده می‌شود، مقدار بسیار کمی هوا و عامل اتصال دهنده در بین ذرات وجود دارد . این بدین معنی است که میزان انقباض بسیار پایین خواهد بود تا جایی که برای یک قطعه سرامیکی میزان انقباض % 16.7 گزارش شده است. نکته جالب توجه دیگر این که در این روش میزان همسانگردی بسیار بالا بوده و میزان انقباض در سه بعد یکسان است. در مجموع این فرآیند بسیار دقیق، قابل پیش‌بینی و تکرار پذیر است.

 

5. یکی دیگر از مزایای فناوری جت نانوذرات ایمنی بسیار بالای فرآیند است. به دلیل عدم استفاده از پودر نیازی به فیلتر و ماسک ایمنی نیست. تنها کاری که کاربر باید انجام دهد این است که ظرف حاوی مایع (کاتریج) را به درستی در محل مناسب آن در دستگاه قرار دهد. علاوه بر این در محفظه ساخت هیچ گازی وجود ندارد و نیازی به خلا، فشار و دمای بالا نیست.

به عبارت دیگر در مقایسه با روش‌های شکل‌دهی افزایشی مبتنی بر پودر، فناوری جت نانوذرات بسیاری از خطرات احتمالی ناشی از استفاده مستقیم از پودرهای فلزی را مرتفع می‌کند. در مورد پودرهای سرامیکی چون در سایر سیستم‌ها نیز تمایل به استفاده از دوغاب است این تفاوت (بعد ایمنی فناوری) قابل توجه نخواهد بود.

 

برخی از قطعات فلزی و سرامیکی تولید شده به روش فناوری جت نانوذرات

 

6. در حال حاضر این فناوری تنها تکنولوژی است که می‌تواند در آینده برای چاپ همزمان چند ماده مورد استفاده قرار گیرد. این کار آسان نیست و موانع بزرگی بر سر راه وجود دارند از جمله این که تفاوت در ضریب انبساط حرارتی مواد مختلف را چگونه می‌توان با فرآیند تطبیق داد. با این حال برای از میان برداشتن چالش‌ها همیشه راه حل‌هایی وجود دارد.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)