3D પ્રિન્ટીંગ મોર્ટારના ગુણધર્મો પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મિથાઈલસેલ્યુલોઝની અસર

3D પ્રિન્ટિંગ મોર્ટારના પ્રિન્ટેબિલિટી, રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો અને યાંત્રિક ગુણધર્મો પર હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મિથાઈલસેલ્યુલોઝ (HPMC) ના વિવિધ ડોઝની અસરનો અભ્યાસ કરીને, HPMC ના યોગ્ય ડોઝની ચર્ચા કરવામાં આવી હતી, અને માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી સાથે મળીને તેની પ્રભાવ પદ્ધતિનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. પરિણામો દર્શાવે છે કે HPMC ની સામગ્રીમાં વધારો થવા સાથે મોર્ટારની પ્રવાહીતા ઘટે છે, એટલે કે HPMC ની સામગ્રીમાં વધારો થવા સાથે એક્સટ્રુડેબિલિટી ઘટે છે, પરંતુ પ્રવાહીતા જાળવી રાખવાની ક્ષમતામાં સુધારો થાય છે. HPMC સામગ્રીમાં વધારો થવા સાથે એક્સટ્રુડેબિલિટી; આકાર રીટેન્શન રેટ અને સ્વ-વજન હેઠળ ઘૂંસપેંઠ પ્રતિકાર નોંધપાત્ર રીતે વધે છે, એટલે કે, HPMC સામગ્રીમાં વધારો થવા સાથે, સ્ટેકેબિલિટી સુધરે છે અને પ્રિન્ટિંગ સમય લંબાય છે; રિઓલોજીના દૃષ્ટિકોણથી, HPMC ની સામગ્રીમાં વધારો થવા સાથે, સ્લરીની દેખીતી સ્નિગ્ધતા, ઉપજ તણાવ અને પ્લાસ્ટિક સ્નિગ્ધતા નોંધપાત્ર રીતે વધી, અને સ્ટેકેબિલિટીમાં સુધારો થયો; HPMC ની સામગ્રીમાં વધારા સાથે થિક્સોટ્રોપી પહેલા વધી અને પછી ઘટાડો થયો, અને પ્રિન્ટેબિલિટીમાં સુધારો થયો; HPMC નું પ્રમાણ વધ્યું ખૂબ વધારે થવાથી મોર્ટારની છિદ્રાળુતા અને મજબૂતાઈ વધશે. HPMC નું પ્રમાણ 0.20% થી વધુ ન હોવું જોઈએ તેવી ભલામણ કરવામાં આવે છે.

તાજેતરના વર્ષોમાં, 3D પ્રિન્ટીંગ (જેને "એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ" તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) ટેકનોલોજી ઝડપથી વિકસિત થઈ છે અને બાયોએન્જિનિયરિંગ, એરોસ્પેસ અને કલાત્મક સર્જન જેવા ઘણા ક્ષેત્રોમાં તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થયો છે. 3D પ્રિન્ટીંગ ટેકનોલોજીની મોલ્ડ-ફ્રી પ્રક્રિયાએ સામગ્રીમાં ઘણો સુધારો કર્યો છે અને માળખાકીય ડિઝાઇનની સુગમતા અને તેની સ્વચાલિત બાંધકામ પદ્ધતિ માત્ર માનવશક્તિને જ બચાવતી નથી, પરંતુ વિવિધ કઠોર વાતાવરણમાં બાંધકામ પ્રોજેક્ટ્સ માટે પણ યોગ્ય છે. 3D પ્રિન્ટીંગ ટેકનોલોજી અને બાંધકામ ક્ષેત્રનું સંયોજન નવીન અને આશાસ્પદ છે. હાલમાં, સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રી 3D પ્રિન્ટીંગની પ્રતિનિધિ પ્રક્રિયા એક્સટ્રુઝન સ્ટેકીંગ પ્રક્રિયા (કોન્ટુર પ્રક્રિયા કોન્ટુર ક્રાફ્ટિંગ સહિત) અને કોંક્રિટ પ્રિન્ટીંગ અને પાવડર બોન્ડીંગ પ્રક્રિયા (ડી-આકાર પ્રક્રિયા) છે. તેમાંથી, એક્સટ્રુઝન સ્ટેકીંગ પ્રક્રિયામાં પરંપરાગત કોંક્રિટ મોલ્ડીંગ પ્રક્રિયાથી નાના તફાવત, મોટા કદના ઘટકોની ઉચ્ચ શક્યતા અને બાંધકામ ખર્ચના ફાયદા છે. સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રીની 3D પ્રિન્ટીંગ ટેકનોલોજીના વર્તમાન સંશોધન હોટસ્પોટ્સમાં હલકી ગુણવત્તાનો ફાયદો બની ગયો છે.

3D પ્રિન્ટિંગ માટે "શાહી સામગ્રી" તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતી સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રી માટે, તેમની કામગીરીની આવશ્યકતાઓ સામાન્ય સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રી કરતા અલગ છે: એક તરફ, તાજી મિશ્રિત સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રીની કાર્યક્ષમતા માટે ચોક્કસ આવશ્યકતાઓ છે, અને બાંધકામ પ્રક્રિયાને સરળ એક્સટ્રુઝનની આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવાની જરૂર છે, બીજી તરફ, એક્સટ્રુડેડ સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રી સ્ટેકેબલ હોવી જરૂરી છે, એટલે કે, તે તેના પોતાના વજન અને ઉપલા સ્તરના દબાણ હેઠળ નોંધપાત્ર રીતે તૂટી જશે નહીં અથવા વિકૃત થશે નહીં. વધુમાં, 3D પ્રિન્ટિંગની લેમિનેશન પ્રક્રિયા સ્તરો વચ્ચેના સ્તરો બનાવે છે. ઇન્ટરલેયર ઇન્ટરફેસ ક્ષેત્રના સારા યાંત્રિક ગુણધર્મોને સુનિશ્ચિત કરવા માટે, 3D પ્રિન્ટિંગ બિલ્ડિંગ સામગ્રીમાં પણ સારી સંલગ્નતા હોવી જોઈએ. સારાંશમાં, એક્સટ્રુડેબિલિટી, સ્ટેકબિલિટી અને ઉચ્ચ સંલગ્નતાની ડિઝાઇન તે જ સમયે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે. બાંધકામના ક્ષેત્રમાં 3D પ્રિન્ટિંગ તકનીકના ઉપયોગ માટે સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રી પૂર્વશરતોમાંની એક છે. સિમેન્ટિટિયસ સામગ્રીના હાઇડ્રેશન પ્રક્રિયા અને રિઓલોજિકલ ગુણધર્મોને સમાયોજિત કરવા એ ઉપરોક્ત પ્રિન્ટિંગ પ્રદર્શનને સુધારવા માટેના બે મહત્વપૂર્ણ રસ્તાઓ છે. સિમેન્ટીયસ સામગ્રીની હાઇડ્રેશન પ્રક્રિયાનું ગોઠવણ તે અમલમાં મૂકવું મુશ્કેલ છે, અને પાઇપ બ્લોકેજ જેવી સમસ્યાઓ ઊભી કરવી સરળ છે; અને રિઓલોજિકલ ગુણધર્મોના નિયમન માટે પ્રિન્ટિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન પ્રવાહીતા અને એક્સટ્રુઝન મોલ્ડિંગ પછી રચના ગતિ જાળવવાની જરૂર છે. વર્તમાન સંશોધનમાં, સ્નિગ્ધતા સંશોધકો, ખનિજ મિશ્રણો, નેનોક્લે વગેરેનો ઉપયોગ ઘણીવાર સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રીના રિઓલોજિકલ ગુણધર્મોને સમાયોજિત કરવા માટે વધુ સારી પ્રિન્ટિંગ કામગીરી પ્રાપ્ત કરવા માટે થાય છે.

હાઇડ્રોક્સીપ્રોપીલ મિથાઈલસેલ્યુલોઝ (HPMC) એક સામાન્ય પોલિમર જાડું કરનાર છે. મોલેક્યુલર ચેઈન પરના હાઇડ્રોક્સિલ અને ઈથર બોન્ડને હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા મુક્ત પાણી સાથે જોડી શકાય છે. તેને કોંક્રિટમાં દાખલ કરવાથી તેના સંકલન અને પાણીની જાળવણીમાં અસરકારક રીતે સુધારો થઈ શકે છે. હાલમાં, સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રીના ગુણધર્મો પર HPMC ની અસર પર સંશોધન મોટે ભાગે પ્રવાહીતા, પાણીની જાળવણી અને રિઓલોજી પર તેની અસર પર કેન્દ્રિત છે, અને 3D પ્રિન્ટિંગ સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રી (જેમ કે એક્સટ્રુડેબિલિટી, સ્ટેકેબિલિટી, વગેરે) ના ગુણધર્મો પર બહુ ઓછું સંશોધન કરવામાં આવ્યું છે. વધુમાં, 3D પ્રિન્ટિંગ માટે સમાન ધોરણોના અભાવને કારણે, સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રીની છાપવાની ક્ષમતા માટે મૂલ્યાંકન પદ્ધતિ હજુ સુધી સ્થાપિત થઈ નથી. સામગ્રીની સ્ટેકેબિલિટીનું મૂલ્યાંકન નોંધપાત્ર વિકૃતિ અથવા મહત્તમ છાપવાની ઊંચાઈ સાથે છાપવા યોગ્ય સ્તરોની સંખ્યા દ્વારા કરવામાં આવે છે. ઉપરોક્ત મૂલ્યાંકન પદ્ધતિઓ ઉચ્ચ વ્યક્તિલક્ષીતા, નબળી સાર્વત્રિકતા અને બોજારૂપ પ્રક્રિયાને આધીન છે. પ્રદર્શન મૂલ્યાંકન પદ્ધતિમાં એન્જિનિયરિંગ એપ્લિકેશનમાં મોટી સંભાવના અને મૂલ્ય છે.

આ પેપરમાં, મોર્ટારની છાપવાની ક્ષમતા સુધારવા માટે સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રીમાં HPMC ના વિવિધ ડોઝ દાખલ કરવામાં આવ્યા હતા, અને 3D પ્રિન્ટિંગ મોર્ટાર ગુણધર્મો પર HPMC ડોઝની અસરોનું પ્રિન્ટ કરવાની ક્ષમતા, રિઓલોજિકલ ગુણધર્મો અને યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરીને વ્યાપક મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. પ્રવાહીતા જેવા ગુણધર્મોના આધારે મૂલ્યાંકન પરિણામોના આધારે, HPMC ની શ્રેષ્ઠ માત્રા સાથે મિશ્રિત મોર્ટારને પ્રિન્ટિંગ ચકાસણી માટે પસંદ કરવામાં આવ્યો હતો, અને છાપેલ એન્ટિટીના સંબંધિત પરિમાણોનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું; નમૂનાના માઇક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજીના અભ્યાસના આધારે, છાપેલ સામગ્રીના પ્રદર્શન ઉત્ક્રાંતિની આંતરિક પદ્ધતિની શોધ કરવામાં આવી હતી. તે જ સમયે, 3D પ્રિન્ટિંગ સિમેન્ટ-આધારિત સામગ્રીની સ્થાપના કરવામાં આવી હતી. બાંધકામના ક્ષેત્રમાં 3D પ્રિન્ટિંગ ટેકનોલોજીના ઉપયોગને પ્રોત્સાહન આપવા માટે છાપેલ કામગીરીની વ્યાપક મૂલ્યાંકન પદ્ધતિ.