हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोजचा 3D प्रिंटिंग मोर्टारच्या गुणधर्मांवर होणारा परिणाम

हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोज (HPMC) च्या वेगवेगळ्या डोसचा 3D प्रिंटिंग मोर्टारच्या प्रिंटेबिलिटी, रिओलॉजिकल गुणधर्म आणि यांत्रिक गुणधर्मांवर होणाऱ्या परिणामाचा अभ्यास करून, HPMC च्या योग्य डोसची चर्चा करण्यात आली आणि सूक्ष्म आकारविज्ञानासह त्याच्या प्रभाव यंत्रणेचे विश्लेषण करण्यात आले. निकालांवरून असे दिसून येते की HPMC च्या सामग्रीच्या वाढीसह मोर्टारची तरलता कमी होते, म्हणजेच HPMC च्या सामग्रीच्या वाढीसह एक्सट्रुडेबिलिटी कमी होते, परंतु तरलता धारणा क्षमता सुधारते. एक्सट्रुडेबिलिटी; आकार धारणा दर आणि स्व-वजन अंतर्गत प्रवेश प्रतिकार HPMC सामग्रीच्या वाढीसह लक्षणीयरीत्या वाढतो, म्हणजेच HPMC सामग्रीच्या वाढीसह, स्टॅकेबिलिटी सुधारते आणि छपाईचा वेळ वाढतो; रिओलॉजीच्या दृष्टिकोनातून, HPMC च्या सामग्रीच्या वाढीसह, स्लरीची स्पष्ट चिकटपणा, उत्पन्नाचा ताण आणि प्लास्टिकची चिकटपणा लक्षणीयरीत्या वाढला आणि स्टॅकेबिलिटी सुधारली; थिक्सोट्रॉपी प्रथम वाढली आणि नंतर HPMC च्या सामग्रीच्या वाढीसह कमी झाली आणि प्रिंटेबिलिटी सुधारली; HPMC चे प्रमाण वाढले खूप जास्त असल्यास मोर्टारची सच्छिद्रता आणि ताकद वाढेल. HPMC चे प्रमाण 0.20% पेक्षा जास्त नसावे अशी शिफारस केली जाते.

अलिकडच्या वर्षांत, 3D प्रिंटिंग (ज्याला "अ‍ॅडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग" असेही म्हणतात) तंत्रज्ञान वेगाने विकसित झाले आहे आणि बायोइंजिनिअरिंग, एरोस्पेस आणि कलात्मक निर्मितीसारख्या अनेक क्षेत्रात त्याचा मोठ्या प्रमाणात वापर केला जात आहे. 3D प्रिंटिंग तंत्रज्ञानाच्या साच्या-मुक्त प्रक्रियेमुळे साहित्यात मोठ्या प्रमाणात सुधारणा झाली आहे आणि स्ट्रक्चरल डिझाइनची लवचिकता आणि त्याची स्वयंचलित बांधकाम पद्धत केवळ मनुष्यबळाची बचत करत नाही तर विविध कठोर वातावरणात बांधकाम प्रकल्पांसाठी देखील योग्य आहे. 3D प्रिंटिंग तंत्रज्ञान आणि बांधकाम क्षेत्राचे संयोजन नाविन्यपूर्ण आणि आशादायक आहे. सध्या, सिमेंट-आधारित साहित्य 3D प्रिंटिंगची प्रतिनिधी प्रक्रिया म्हणजे एक्सट्रूजन स्टॅकिंग प्रक्रिया (कॉन्टूर प्रक्रिया कंटूर क्राफ्टिंगसह) आणि काँक्रीट प्रिंटिंग आणि पावडर बाँडिंग प्रक्रिया (डी-शेप प्रक्रिया). त्यापैकी, एक्सट्रूजन स्टॅकिंग प्रक्रियेमध्ये पारंपारिक काँक्रीट मोल्डिंग प्रक्रियेपेक्षा लहान फरक, मोठ्या आकाराच्या घटकांची उच्च व्यवहार्यता आणि बांधकाम खर्चाचे फायदे आहेत. सिमेंट-आधारित साहित्याच्या 3D प्रिंटिंग तंत्रज्ञानाचे सध्याचे संशोधन केंद्र बनले आहे.

3D प्रिंटिंगसाठी "शाई साहित्य" म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या सिमेंट-आधारित साहित्यांसाठी, त्यांच्या कामगिरीच्या आवश्यकता सामान्य सिमेंट-आधारित साहित्यांपेक्षा वेगळ्या असतात: एकीकडे, ताज्या मिश्रित सिमेंट-आधारित साहित्याच्या कार्यक्षमतेसाठी काही आवश्यकता असतात आणि बांधकाम प्रक्रियेला गुळगुळीत एक्सट्रूजनच्या आवश्यकता पूर्ण करणे आवश्यक असते. दुसरीकडे, एक्सट्रुडेड सिमेंट-आधारित साहित्य स्टॅक करण्यायोग्य असणे आवश्यक आहे, म्हणजेच ते स्वतःच्या वजनाच्या आणि वरच्या थराच्या दाबाच्या कृतीखाली लक्षणीयरीत्या कोसळणार नाही किंवा विकृत होणार नाही. याव्यतिरिक्त, 3D प्रिंटिंगच्या लॅमिनेशन प्रक्रियेमुळे थरांमधील थर तयार होतात. इंटरलेयर इंटरफेस क्षेत्राचे चांगले यांत्रिक गुणधर्म सुनिश्चित करण्यासाठी, 3D प्रिंटिंग बांधकाम साहित्यात देखील चांगले आसंजन असावे. थोडक्यात, एक्सट्रुडेबिलिटी, स्टॅकेबिलिटी आणि उच्च आसंजनाची रचना एकाच वेळी डिझाइन केली जाते. बांधकाम क्षेत्रात 3D प्रिंटिंग तंत्रज्ञानाच्या वापरासाठी सिमेंट-आधारित साहित्य ही एक पूर्व-आवश्यकता आहे. सिमेंटिशियस साहित्याचे हायड्रेशन प्रक्रिया आणि रिओलॉजिकल गुणधर्म समायोजित करणे हे वरील प्रिंटिंग कार्यप्रदर्शन सुधारण्याचे दोन महत्त्वाचे मार्ग आहेत. सिमेंटिशिअस मटेरियलच्या हायड्रेशन प्रक्रियेचे समायोजन हे अंमलात आणणे कठीण आहे आणि पाईप ब्लॉकेज सारख्या समस्या निर्माण करणे सोपे आहे; आणि रिओलॉजिकल गुणधर्मांचे नियमन करण्यासाठी प्रिंटिंग प्रक्रियेदरम्यान तरलता आणि एक्सट्रूजन मोल्डिंगनंतर स्ट्रक्चरिंग गती राखणे आवश्यक आहे. सध्याच्या संशोधनात, व्हिस्कोसिटी मॉडिफायर्स, मिनरल अॅडमिश्चर, नॅनोक्ले इत्यादींचा वापर सिमेंट-आधारित मटेरियलच्या रिओलॉजिकल गुणधर्मांना समायोजित करण्यासाठी केला जातो जेणेकरून छपाईची चांगली कामगिरी साध्य होईल.

हायड्रॉक्सीप्रोपिल मिथाइलसेल्युलोज (HPMC) हे एक सामान्य पॉलिमर जाडसर आहे. आण्विक साखळीवरील हायड्रॉक्सिल आणि इथर बंध हायड्रोजन बंधांद्वारे मुक्त पाण्याशी जोडले जाऊ शकतात. ते काँक्रीटमध्ये आणल्याने त्याचे एकसंधता आणि पाणी धारणा प्रभावीपणे सुधारू शकते. सध्या, सिमेंट-आधारित पदार्थांच्या गुणधर्मांवर HPMC च्या परिणामावरील संशोधन मुख्यतः द्रवता, पाणी धारणा आणि रिओलॉजीवरील त्याच्या परिणामावर केंद्रित आहे आणि 3D प्रिंटिंग सिमेंट-आधारित पदार्थांच्या गुणधर्मांवर (जसे की एक्सट्रुडेबिलिटी, स्टॅकेबिलिटी इ.) फारसे संशोधन झालेले नाही. याव्यतिरिक्त, 3D प्रिंटिंगसाठी एकसमान मानकांच्या अभावामुळे, सिमेंट-आधारित पदार्थांच्या प्रिंटेबिलिटीसाठी मूल्यांकन पद्धत अद्याप स्थापित केलेली नाही. सामग्रीची स्टॅकेबिलिटी लक्षणीय विकृती किंवा कमाल प्रिंटिंग उंचीसह प्रिंटेबल थरांच्या संख्येद्वारे मूल्यांकन केली जाते. वरील मूल्यांकन पद्धती उच्च व्यक्तिनिष्ठता, खराब सार्वत्रिकता आणि अवजड प्रक्रियेच्या अधीन आहेत. अभियांत्रिकी अनुप्रयोगात कामगिरी मूल्यांकन पद्धतीमध्ये मोठी क्षमता आणि मूल्य आहे.

या पेपरमध्ये, मोर्टारची प्रिंटेबिलिटी सुधारण्यासाठी सिमेंट-आधारित मटेरियलमध्ये HPMC चे वेगवेगळे डोस सादर करण्यात आले आणि प्रिंटेबिलिटी, रिओलॉजिकल प्रॉपर्टीज आणि मेकॅनिकल प्रॉपर्टीजचा अभ्यास करून HPMC डोसचा 3D प्रिंटिंग मोर्टार गुणधर्मांवर होणारा परिणाम सर्वसमावेशकपणे मूल्यांकन करण्यात आला. तरलता सारख्या गुणधर्मांवर आधारित मूल्यांकन निकालांच्या आधारे, HPMC च्या इष्टतम प्रमाणात मिसळलेले मोर्टार प्रिंटिंग पडताळणीसाठी निवडले गेले आणि मुद्रित घटकाचे संबंधित पॅरामीटर्स तपासले गेले; नमुन्याच्या सूक्ष्म आकारविज्ञानाच्या अभ्यासावर आधारित, प्रिंटिंग मटेरियलच्या कामगिरी उत्क्रांतीची अंतर्गत यंत्रणा एक्सप्लोर करण्यात आली. त्याच वेळी, 3D प्रिंटिंग सिमेंट-आधारित मटेरियल स्थापित करण्यात आले. बांधकाम क्षेत्रात 3D प्रिंटिंग तंत्रज्ञानाच्या वापराला प्रोत्साहन देण्यासाठी प्रिंटेबल परफॉर्मन्सची एक व्यापक मूल्यांकन पद्धत.