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!

    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
    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
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 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
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    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
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету