تأثیر هیدروکسی پروپیل متیل سلولز بر خواص ملات چاپ سه بعدی

با بررسی تأثیر دوزهای مختلف هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) بر قابلیت چاپ ، خصوصیات رئولوژیکی و خصوصیات مکانیکی ملات چاپ سه بعدی ، دوز مناسب HPMC مورد بحث قرار گرفت ، و مکانیسم تأثیر آن در ترکیب با مورفولوژی میکروسکوپی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که با افزایش محتوای HPMC ، سیالیت ملات کاهش می یابد ، این میزان اکستراد شدن با افزایش محتوای HPMC کاهش می یابد ، اما توانایی احتباس سیالیت بهبود می یابد. قابلیت اکسترود ؛ میزان احتباس شکل و مقاومت در برابر نفوذ در زیر وزن خود با افزایش محتوای HPMC به طور قابل توجهی افزایش می یابد ، یعنی با افزایش محتوای HPMC ، قابلیت انباشت بهبود می یابد و زمان چاپ طولانی می شود. از دیدگاه رئولوژی ، با افزایش محتوای HPMC ، ویسکوزیته ظاهری ، استرس عملکرد و ویسکوزیته پلاستیکی دوغاب به طور قابل توجهی افزایش یافته و قابلیت انباشت بهبود یافته است. Thixotropy ابتدا با افزایش محتوای HPMC افزایش یافت و سپس قابلیت چاپ بهبود یافت. محتوای HPMC بیش از حد زیاد افزایش می یابد و باعث افزایش تخلخل ملات می شود و از قدرت توصیه می شود که محتوای HPMC نباید از 0.20 ٪ تجاوز کند.

در سالهای اخیر ، فناوری چاپ سه بعدی (همچنین به عنوان "تولید افزودنی" نیز شناخته می شود) به سرعت توسعه یافته است و در بسیاری از زمینه ها مانند مهندسی زیستی ، هوافضا و ایجاد هنری به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. فرآیند بدون قالب فناوری چاپ سه بعدی مواد بسیار بهبود یافته است و انعطاف پذیری طراحی ساختاری و روش ساخت و ساز خودکار آن نه تنها باعث صرفه جویی در نیروی انسانی می شود ، بلکه برای پروژه های ساختمانی در محیط های مختلف سخت نیز مناسب است. ترکیبی از فناوری چاپ سه بعدی و زمینه ساخت و ساز خلاقانه و امیدوار کننده است. در حال حاضر ، مواد مبتنی بر سیمان 3D فرایند نماینده چاپ ، فرآیند انباشت اکستروژن (از جمله کاردستی فرآیند کانتور) و چاپ بتونی و فرآیند پیوند پودر (فرآیند D شکل) است. در میان آنها ، فرآیند انباشت اکستروژن مزایای تفاوت کمی از فرآیند قالب بندی بتونی سنتی ، امکان بالایی از اجزای بزرگ و هزینه های ساخت و ساز را دارد. مزیت فرومایه به نقاط مهم تحقیقاتی فناوری چاپ سه بعدی مواد مبتنی بر سیمان تبدیل شده است.

برای مواد مبتنی بر سیمان که به عنوان "مواد جوهر" برای چاپ سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرد ، نیازهای عملکرد آنها با مواد اصلی مبتنی بر سیمان متفاوت است: از یک طرف ، الزامات خاصی برای کارآیی مواد مبتنی بر سیمان تازه وجود دارد ، و فرآیند ساخت و ساز نیاز به نیازهای اکستروژن صاف دارد ، از طرف دیگر ، مواد مبتنی بر سیمان اکسترود شده باید قابل جمع شدن باشد ، یعنی تحت عمل وزن خود و فشار آن به طور قابل توجهی فروپاشیده یا تغییر شکل نمی یابد لایه بالایی علاوه بر این ، فرآیند لایه بندی چاپ سه بعدی باعث می شود لایه ها بین لایه ها به منظور اطمینان از خصوصیات مکانیکی خوب منطقه رابط بین لایه ، مصالح ساختمانی چاپی سه بعدی نیز چسبندگی خوبی داشته باشند. به طور خلاصه ، طراحی اکسترود قابلیت ، انباشت و چسبندگی زیاد در همان زمان طراحی شده است. مواد مبتنی بر سیمان یکی از پیش نیازهای استفاده از فناوری چاپ سه بعدی در زمینه ساخت و ساز است. تنظیم فرآیند هیدراتاسیون و خصوصیات رئولوژیکی مواد سیمانی دو روش مهم برای بهبود عملکرد چاپ فوق است. تنظیم فرآیند هیدراتاسیون مواد سیمانی ، اجرای آن دشوار است و به راحتی می توان مشکلاتی مانند انسداد لوله را ایجاد کرد. و تنظیم خصوصیات رئولوژیکی باید در طی فرآیند چاپ و سرعت ساختار پس از قالب گیری اکستروژن ، سیالیت را حفظ کند. در تحقیقات فعلی ، اصلاح کننده های ویسکوزیته ، مواد مخدر معدنی ، نانولوله ها و غیره اغلب برای تنظیم خصوصیات رئولوژیکی مبتنی بر سیمان استفاده می شود. مواد برای دستیابی به عملکرد چاپ بهتر.

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک ضخیم کننده پلیمری رایج است. پیوندهای هیدروکسیل و اتر در زنجیره مولکولی را می توان با آب آزاد از طریق پیوندهای هیدروژن ترکیب کرد. معرفی آن به بتن می تواند به طور موثری انسجام آن را بهبود بخشد. و حفظ آب در حال حاضر ، تحقیقات در مورد تأثیر HPMC بر خواص مواد مبتنی بر سیمان بیشتر بر تأثیر آن بر سیالیت ، احتباس آب و رئولوژی متمرکز شده است و تحقیقات کمی در مورد خواص مواد مبتنی بر سیمان چاپ سه بعدی انجام شده است ( مانند قابلیت اکستراکت ، قابلیت انباشت و غیره). علاوه بر این ، به دلیل عدم وجود استانداردهای یکنواخت برای چاپ سه بعدی ، روش ارزیابی برای چاپ مواد مبتنی بر سیمان هنوز مشخص نشده است. قابلیت انباشت مواد با تعداد لایه های قابل چاپ با تغییر شکل قابل توجهی یا حداکثر ارتفاع چاپ ارزیابی می شود. روشهای ارزیابی فوق منوط به ذهنیت بالا ، جهانی بودن ضعیف و روند دست و پا گیر است. روش ارزیابی عملکرد از پتانسیل و ارزش بسیار خوبی در کاربرد مهندسی برخوردار است.

در این مقاله ، دوزهای مختلف HPMC برای بهبود قابلیت چاپ ملات به مواد مبتنی بر سیمان معرفی شد و تأثیر دوز HPMC بر خواص خمپاره چاپ سه بعدی با مطالعه قابلیت چاپ ، خصوصیات رئولوژیکی و خصوصیات مکانیکی به طور جامع مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس خواصی مانند سیالیت بر اساس نتایج ارزیابی ، ملات مخلوط شده با مقدار بهینه HPMC برای تأیید چاپ انتخاب شد و پارامترهای مربوط به موجودیت چاپی مورد آزمایش قرار گرفت. بر اساس مطالعه مورفولوژی میکروسکوپی نمونه ، مکانیسم داخلی تکامل عملکرد مواد چاپی مورد بررسی قرار گرفت. در همین زمان ، مواد مبتنی بر سیمان چاپ سه بعدی ایجاد شد. یک روش ارزیابی جامع از عملکرد قابل چاپ به منظور ترویج استفاده از فناوری چاپ سه بعدی در زمینه ساخت و ساز.