ත්‍රිමාණ මුද්‍රණ ද්‍රව්‍යවල ඇලුමිනා කුඩු ඉදිරි ගමනක්
වයඹදිග පොලිටෙක්නිකල් විශ්ව විද්‍යාලයේ රසායනාගාරයට ඇවිදීම, ආලෝකය සුව කිරීමත්‍රිමාණ මුද්‍රණ යන්ත්‍රය "මදක් හඬ නඟමින් සිටින අතර, ලේසර් කදම්භය සෙරමික් පොහොර තුළ හරියටම චලනය වේ. පැය කිහිපයකට පසු, වංකගිරියක් වැනි සංකීර්ණ ව්‍යුහයක් සහිත සෙරමික් හරයක් සම්පූර්ණයෙන්ම ඉදිරිපත් කෙරේ - එය ගුවන් යානා එන්ජින්වල ටර්බයින් තල වාත්තු කිරීමට භාවිතා කරනු ඇත. ව්‍යාපෘතිය භාරව සිටින මහාචාර්ය සු හයිජුන් සියුම් සංරචකය පෙන්වා මෙසේ පැවසීය: "වසර තුනකට පෙර, අපි එවැනි නිරවද්‍යතාවයක් ගැන සිතීමට පවා එඩිතර වූයේ නැත. මෙම නොපෙනෙන ඇලුමිනා කුඩු තුළ ප්‍රධාන ඉදිරි ගමන සැඟවී ඇත."
කලකට පෙර, ඇලුමිනා සෙරමික් ක්ෂේත්‍රයේ "ගැටළු සහිත ශිෂ්‍යයෙකු" මෙන් විය.ත්‍රිමාණ මුද්‍රණය– ඉහළ ශක්තිය, ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්‍රතිරෝධය, හොඳ පරිවරණය, නමුත් එය මුද්‍රණය කළ පසු එයට ගැටළු රාශියක් ඇති විය. සාම්ප්‍රදායික ක්‍රියාවලීන් යටතේ, ඇලුමිනා කුඩු දුර්වල ද්‍රවශීලතාවයක් ඇති අතර බොහෝ විට මුද්‍රණ හිස අවහිර කරයි; සින්ටර් කිරීමේදී හැකිලීමේ අනුපාතය 15%-20% දක්වා ඉහළ යා හැකි අතර, දැඩි උත්සාහයකින් මුද්‍රණය කරන ලද කොටස් ඒවා පිළිස්සුණු වහාම විකෘති වී ඉරිතලා යනු ඇත; සංකීර්ණ ව්‍යුහයන්? එය ඊටත් වඩා සුඛෝපභෝගී දෙයක්. ඉංජිනේරුවන් කරදරයට පත්ව සිටිති: "මේ දේ මුරණ්ඩු කලාකරුවෙකු වැනිය, වල් අදහස් ඇති නමුත් ප්‍රමාණවත් අත් නැත."
1. රුසියානු සූත්‍රය: "සෙරමික් සන්නාහය" මත තැබීමඇලුමිනියම්අනුකෘතිය
හැරවුම් ලක්ෂ්‍යය මුලින්ම ඇති වූයේ ද්‍රව්‍ය නිර්මාණයේ විප්ලවයෙනි. 2020 දී, රුසියාවේ ජාතික විද්‍යා හා තාක්ෂණ විශ්ව විද්‍යාලයේ (NUST MISIS) ද්‍රව්‍ය විද්‍යාඥයින් කඩාකප්පල්කාරී තාක්ෂණයක් නිවේදනය කළහ. ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් කුඩු මිශ්‍ර කිරීම වෙනුවට, ඔවුන් අධි-පිරිසිදු ඇලුමිනියම් කුඩු ස්වයංක්‍රීය ක්ලේව් එකකට දමා, ජල තාප ඔක්සිකරණය භාවිතා කර, ඇලුමිනියම් බෝලය මත නැනෝ මට්ටමේ සන්නාහ තට්ටුවක් තැබීම මෙන්, එක් එක් ඇලුමිනියම් අංශුවේ මතුපිට නිශ්චිතව පාලනය කළ හැකි ඝනකමක් සහිත ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් පටල තට්ටුවක් “වර්ධනය” කළහ. මෙම “core-shell ව්‍යුහය” කුඩු ලේසර් 3D මුද්‍රණය (SLM තාක්ෂණය) අතරතුර විශ්මයජනක කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කරයි: දෘඪතාව පිරිසිදු ඇලුමිනියම් ද්‍රව්‍යවලට වඩා 40% වැඩි වන අතර, ගුවන් සේවා ශ්‍රේණියේ අවශ්‍යතා සෘජුවම සපුරාලමින් ඉහළ උෂ්ණත්ව ස්ථායිතාව බෙහෙවින් වැඩිදියුණු වේ.
ව්‍යාපෘති නායක මහාචාර්ය ඇලෙක්සැන්ඩර් ග්‍රොමොව් පැහැදිලි සාදෘශ්‍යයක් කළේය: “අතීතයේ දී, සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය සලාද මෙන් විය - ඒ සෑම එකක්ම තමන්ගේම ව්‍යාපාරය භාරව සිටියේය; අපගේ කුඩු සැන්ඩ්විච් මෙන් ය - ඇලුමිනියම් සහ ඇලුමිනා එකිනෙක ස්ථරයෙන් ස්ථරයට දෂ්ට කරන අතර, දෙකටම අනෙක නොමැතිව කළ නොහැක.” මෙම ශක්තිමත් සම්බන්ධ කිරීම මඟින් ද්‍රව්‍යයට ගුවන් යානා එන්ජින් කොටස් සහ අතිශය සැහැල්ලු ශරීර රාමු වල එහි දක්ෂතාවය පෙන්වීමට ඉඩ සලසන අතර ටයිටේනියම් මිශ්‍ර ලෝහවල භූමියට පවා අභියෝග කිරීමට පටන් ගනී.
2. චීන ප්‍රඥාව: පිඟන් මැටි "සැකසීමේ" මායාව
ඇලුමිනා සෙරමික් මුද්‍රණයේ ඇති ලොකුම වේදනාකාරී කරුණ වන්නේ සින්ටර් කිරීමේ හැකිලීමයි - ඔබ මැටි රූපයක් ප්‍රවේශමෙන් අනා ගත් බවත්, එය උඳුනට ඇතුළු වූ වහාම අර්තාපල් ප්‍රමාණයට හැකිලී ගිය බවත් සිතන්න. එය කොපමණ ප්‍රමාණයක් කඩා වැටෙනු ඇත්ද? 2024 මුල් භාගයේදී, වයඹදිග පොලිටෙක්නිකල් විශ්ව විද්‍යාලයේ මහාචාර්ය සු හයිජුන්ගේ කණ්ඩායම විසින් ද්‍රව්‍ය විද්‍යා හා තාක්ෂණ සඟරාවේ ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද ප්‍රතිඵල කර්මාන්තය ආරම්භ කළේය: ඔවුන්ට 0.3% ක හැකිලීමේ අනුපාතයක් සහිත ශුන්‍ය හැකිලීමේ ඇලුමිනා සෙරමික් හරයක් ලැබුණි.
රහස නම් එකතු කිරීමයිඇලුමිනියම් කුඩුඇලුමිනා වලට සහ පසුව නිශ්චිත "වායුගෝල මායාවක්" වාදනය කිරීමට.
ඇලුමිනියම් කුඩු එකතු කරන්න: සිහින් ඇලුමිනියම් කුඩු වලින් 15% ක් සෙරමික් පොහොර මිශ්‍රණයට මිශ්‍ර කරන්න.
වායුගෝලය පාලනය කරන්න: ඇලුමිනියම් කුඩු ඔක්සිකරණය වීම වැළැක්වීම සඳහා සින්ටර් කිරීම ආරම්භයේදී ආගන් වායු ආරක්ෂාව භාවිතා කරන්න.
ස්මාර්ට් මාරු කිරීම: උෂ්ණත්වය 1400°C දක්වා ඉහළ ගිය විට, හදිසියේම වායුගෝලය වාතයට මාරු කරන්න.
ස්ථානීය ඔක්සිකරණය: ඇලුමිනියම් කුඩු ක්ෂණිකව ජල බිඳිති බවට දිය වී ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් බවට ඔක්සිකරණය වන අතර පරිමාව ප්‍රසාරණය වීම හැකිලීම සමනය කරයි.
3. බන්ධන විප්ලවය: ඇලුමිනියම් කුඩු "නොපෙනෙන මැලියම්" බවට හැරේ.
රුසියානු සහ චීන කණ්ඩායම් කුඩු වෙනස් කිරීම සඳහා වෙහෙස මහන්සි වී වැඩ කරන අතරතුර, තවත් තාක්ෂණික මාර්ගයක් නිහඬව පරිණත වී ඇත - ඇලුමිනියම් කුඩු බන්ධකයක් ලෙස භාවිතා කිරීම. සාම්ප්‍රදායික සෙරමික්ත්‍රිමාණ මුද්‍රණයබන්ධක බොහෝ දුරට කාබනික දුම්මල වන අතර, ඒවා තෙල් ඉවත් කිරීමේදී දහනය කරන විට කුහර ඉතිරි වේ. දේශීය කණ්ඩායමක 2023 පේටන්ට් බලපත්‍රය වෙනස් ප්‍රවේශයක් ගනී: ඇලුමිනියම් කුඩු ජලය මත පදනම් වූ බන්ධකයක් බවට පත් කිරීම47.
මුද්‍රණය අතරතුර, තුණ්ඩය ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් කුඩු ස්ථරය මත 50-70% ඇලුමිනියම් කුඩු අඩංගු “මැලියම්” නිවැරදිව ඉසිනවා. ක්ෂය වීමේ අදියරේදී රික්තය ඇදගෙන ඔක්සිජන් ගමන් කරන අතර ඇලුමිනියම් කුඩු 200-800°C දී ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් බවට ඔක්සිකරණය වේ. 20% ට වඩා වැඩි පරිමාවක් ප්‍රසාරණය වීමේ ලක්ෂණය මඟින් සිදුරු ක්‍රියාකාරීව පිරවීමට සහ හැකිලීමේ අනුපාතය 5% ට වඩා අඩු කිරීමට ඉඩ සලසයි. “එය පලංචිය විසුරුවා හැර ඒ සමඟම නව බිත්තියක් ගොඩනඟා, ඔබේම සිදුරු පුරවා ගැනීමට සමානයි!” ඉංජිනේරුවෙක් එය මේ ආකාරයෙන් විස්තර කළේය.
4. අංශු කලාව: ගෝලාකාර කුඩු වල ජයග්‍රහණය
ඇලුමිනා කුඩු වල "පෙනුම" අනපේක්ෂිත ලෙස ඉදිරි ගමන සඳහා යතුර බවට පත්ව ඇත - මෙම පෙනුම අංශු හැඩයට යොමු වේ. 2024 දී "Open Ceramics" සඟරාවේ කරන ලද අධ්‍යයනයකින් විලයන ලද තැන්පත් කිරීමේ (CF³) මුද්‍රණයේදී ගෝලාකාර සහ අක්‍රමවත් ඇලුමිනා කුඩු වල ක්‍රියාකාරිත්වය සංසන්දනය කරන ලදී5:
ගෝලාකාර කුඩු: සිහින් වැලි මෙන් ගලා යයි, පිරවුම් අනුපාතය 60% ඉක්මවයි, සහ මුද්‍රණය සුමට හා සිනිඳුයි.
අක්‍රමවත් කුඩු: රළු සීනි මෙන් සිරවී ඇති අතර, දුස්ස්රාවීතාවය 40 ගුණයකින් වැඩි වන අතර, තුණ්ඩය අවහිර වී ඇති අතර එමඟින් ජීවිතය සැක කෙරේ.
ඊටත් වඩා හොඳයි, සින්ටර් කිරීමෙන් පසු ගෝලාකාර කුඩු මගින් මුද්‍රණය කරන ලද කොටස්වල ඝනත්වය පහසුවෙන් 89% ඉක්මවන අතර මතුපිට නිමාව කෙලින්ම ප්‍රමිතියට අනුකූල වේ. “දැන් තවමත් “කැත” කුඩු භාවිතා කරන්නේ කවුද? ද්‍රවශීලතාවය යනු සටන් කාර්යක්ෂමතාවයි!” කාර්මිකයෙක් සිනාසෙමින් නිගමනය කළේය5.
අනාගතය: තරු සහ මුහුද කුඩා හා ලස්සන සමඟ සහජීවනයෙන් පවතී
ඇලුමිනා කුඩු වල ත්‍රිමාණ මුද්‍රණ විප්ලවය තවමත් අවසන් වී නැත. ටර්බෝෆෑන් තල නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා ශුන්‍යයට ආසන්න හැකිලීමේ මධ්‍යයන් යෙදීමේදී හමුදා කර්මාන්තය පෙරමුණ ගෙන ඇත; ජෛව වෛද්‍ය ක්ෂේත්‍රය එහි ජෛව අනුකූලතාවයට ආකර්ෂණය වී අභිරුචිකරණය කළ අස්ථි බද්ධ කිරීම් මුද්‍රණය කිරීම ආරම්භ කර ඇත; ඉලෙක්ට්‍රොනික කර්මාන්තය තාප විසර්ජන උපස්ථර ඉලක්ක කර ඇත - සියල්ලට පසු, ඇලුමිනා හි තාප සන්නායකතාවය සහ විද්‍යුත් නොවන සන්නායකතාවය ප්‍රතිස්ථාපනය කළ නොහැකි ය.