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 Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 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
    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
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету