Разработка технологических основ 3D печати высоконаполненными металлополимерными композициями для изготовления металлических изделий сложной формы

Базарбай, Бауыржан Бакытбекулы Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Целью данной работы является изучение возможности получения “зеленых” деталей методом FDM из готовых полимер-металлических композиций, применяемых в МIM технологиях. Результатом работы должны стать научные основы технологии, сочетающие в себе достоинства МIM и технологические возможности FDM. Основной задачей работы стало выявление влияния технологический параметров 3D печати высоконаполненными полимерами на качество (наличие дефектности) получаемых деталей.

Оглавление ………………………………………………………………………………………………. 9

Введение ………………………………………………………………………………………………… 11

Обзор литературы ………………………………………………………………………………….. 14

1 История развития аддитивных технологий …………………………………………… 14

1.1 Селективное лазерное сплавление (SLM) ………………………………………. 20

1.2 Электронно-лучевая плавка …………………………………………………………… 25

1.3 Литье под давлением металла MIM ……………………………………………….. 34

1.3.1 Связующее ……………………………………………………………………………… 43

1.3.2 Спекание ………………………………………………………………………………… 51

1.4 Технология Моделирование методом послойного наплавления (FDM)
…………………………………………………………………………………………………………… 60

2 Объект и методы исследований ……………………………………………………………. 68

2.1 Термогравиметрический анализ (ТГА) …………………………………………… 68

2.2 Показатель текучести расплава (ПТР) на фидсток 316L ………………… 69

2.3 Материалы и методы исследования ……………………………………………….. 70

2.4 Изготовление филамента …………………………………………………………….. 73

2.5 Установка для 3D печатиктурного анализа……………………………………. 75

2.6 Испытание на прочность …………………………………………………………….. 77

3 Результаты и их обсуждение ………………………………………………………………… 79

3.1 Исследование материалов ТГА ……………………………………………………… 79

3.2 Исследование материалов ПТР ……………………………………………………… 80

3.3 Получение филамента …………………………………………………………………… 80

3.4 Проведение эксперимента по 3D печати ………………………………………… 81
4 «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»
………………………………………………………………………………………………………………. 87

4.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………… 87

4.2 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………. 88

4.3 Диаграмма Исикава ……………………………………………………………………….. 89

5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ……………………………………………….. 91

5.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект
исследования………………………………………………………………………………………. 92

5.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть в
лаборатории при проведении исследований ………………………………………… 92

5.3 Вредные факторы ………………………………………………………………………….. 93

5.3.1 Микроклимат ………………………………………………………………………….. 94

5.3.2 Освещение ……………………………………………………………………………… 95

5.3.3 Электробезопасность ………………………………………………………………. 97

5.3.4 Пожар взрывобезопасность……………………………………………………… 98

5.5 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов………………………………………………………………. 99

5.6 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду …….. 101

5.7 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду …… 101

5.8 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды …………… 102

5.9 Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………………… 102

Выводы о проделанной работе ……………………………………………………………… 106

Список использованных источников …………………………………………………….. 107

Приложение А ……………………………………………………………………………………… 115

Аддитивные технологии – это одно из прорывных направлений разви-
тия современной науки и техники. В основе данных технологий лежат науч-
ные аспекты поведения материалов при их высокоэнергетической обработке.
Получить заданные свойства материала, с помощью аддитивных техноло-
гий, возможно применяя знания материаловедения и понимая, какая струк-
тура будет сформирована в готовом изделии.
Динамически развивающиеся быстрыми темпами аддитивные техноло-
гии 3D печати используются в прогрессивных производствах. Существует
несколько видов аддитивных технологий, основанных на разных физических
принципах, таких как: SLS, SLM, EBM, FDM, LOM и т.д. Все их объединяет
один технологический принцип – получение изделий методом послойного
построения. Как и традиционные технологии формирования изделий, каж-
дый из типов аддитивных технологий имеет свои достоинства и недостатки.
Основным материалом, из которого традиционно получают функцио-
нальные изделия различного назначения, являются металлы и сплавы. Для
производства изделий из металлов наиболее отработанными в мире являются
две основные технологии: SLM (селективное лазерное сплавление) и EBM
(электронно-лучевое сплавление). Несмотря на высокую точность и неплохое
качество получаемых изделий у данной технологии есть ряд недостатков, ка-
сающихся как высокой стоимости самого технологического оборудования,
так и сырьевых материалов. При этом количество порошка, который необхо-
димо иметь при получении деталей вышеуказанными методами, должно
кратно превышать по весу саму деталь. Часть порошка металла в данном слу-
чае не подлежит восстановлению и уходит в отход. Кроме того, в процессе
3D печати металлических изделий методами SLM и EBM зачастую в детали
формируются внутренние напряжения из-за сильно выраженной неравновес-
ности процессов, происходящих при сплавлении. В то же время данные тех-
нологии приводят к формированию анизотропной микроструктуры в матери-
але вдоль направления построения.
Данные особенности технологий послойного сплавления при высоко-
энергетическом воздействии на порошок металла диктуют необходимость
постобработки получаемых изделий для снятия внутренних напряжений в
материале.
В ставшей уже традиционной технологии инжекционного формирова-
ния полимерно-порошковых смесей в металлические формы также использу-
ется один из принципов и преимуществ аддитивного производства – форми-
рования изделий методом прибавления. Технология порошкового инжекци-
онного литья (PIM) с 70-х годов XX века используется в высокоточном про-
изводстве металлических изделий (MIM – инжекционное литье металлами)
сложной конфигурации и является продолжением развития порошковых ме-
таллургических технологий. Главными недостатками использования данной
технологий является необходимость использования сложного технологиче-
ского оборудования, дорогостоящей оснастки для отливки «зеленой» детали;
невозможность получения деталей со сложной внутренней структурой.
В настоящее время практически в каждый дом, офис, предприятие во-
шли доступные технологии 3D печати в виде установок, реализующих ме-
тод FDM (моделирование методом послойного наплавления). Эти установки
имеют главное достоинство – это их низкая цена и простота использования,
возможность легко управлять процессом получения изделия, достаточно вы-
сокая точность производства и скорость построения.
FDM технология используют полимерные сырьевой материалы для по-
лучение изделии сложный формы методом 3D печать. При этом исходные
материалы PIM, представляющие собой высоконаполненный металлическим
порошком полимер, являются доступным с точки зрения цены и технологии
получения сырьем.
Основной целью данной диссертационной работы является изучение
возможности получения «зеленых» деталей методом FDM из готовых поли-
мер-металлических композиций, применяемых в PIM технологиях. Результа-
том работы должны стать научные основы технологии, сочетающие в себе
достоинства PIM и технологические возможности FDM. Основной задачей
работы стало выявление влияния технологический параметров 3D печати вы-
соконаполненными полимерами на качество (наличие дефектности) получа-
емых деталей.
Актуальность работы заключается в разработке технологии для полу-
чения функциональных металлических изделий сложной формы и структуры
методом FDM (Fused deposition modeling) с использованием в качестве ис-
ходных сырьевых материалов фидстоков, используемых в MIM (Metal
Injection Molding) технологиях.
Обзор литературы

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету