Развитие метода квазиизостатического прессования керамических порошков в изделие сложной формы применением аддитивных технологий

В процессе исследования проведена модельная и экспериментальная разработка основных элементов технологии получения изделий сложной и индивидуальной формы из порошка на основе диоксида циркония методом КИП при помощи аддитивных технологий.

Определения, обозначения, сокращения, нормативные ссылки …………………. 13
Содержание ……………………………………………………………………………………………… 15
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 18
1. ОБЗОР ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ И/ИЛИ
ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ФОРМЫ ………………………………………………………………. 20
1.1. Технологические характеристики и свойства порошков ……………………. 20
1.2. Керамические изделия из ZrO2 для биомедицинских приложений …….. 26
1.3. Формование порошковых материалов с равномерным распределением
плотности прессовок …………………………………………………………………………………. 29
1.4. Шликерное литьё ……………………………………………………………………………… 30
1.5. Сухое или полусухое прессование ……………………………………………………. 32
1.5.1. Динамические (импульсные) методы сухого прессования……………. 33
1.5.2. Методы изготовления без формования ………………………………………… 36
1.5.3 Статические методы сухого прессования …………………………………….. 38
1.6. Развитие аддитивных технологий и их применение при производстве
изделий медицинского назначения ……………………………………………………………. 43
1.7. Аддитивные технологии в ортопедии и протезировании …………………… 46
1.8. Выводы по разделу и постановка задач исследования ……………………….. 47
2. МАТЕРИАЛЫ, ТЕХНИКА И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ………….. 50
2.1. Характеристики материалов исследования ……………………………………….. 50
2.2. Модельное и экспериментальное изучение влияния величины
прикладываемого давления на деформацию порошкового тела …………………. 51
2.3. Методика подготовки прессовой оснастки ………………………………………… 53
2.4. Лабораторное технологическое оборудование ………………………………….. 56
2.5. Методика исследования свойств материалов …………………………………….. 59
3. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛЬНЫХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ КИП ……………………………………………………. 64
3.1. Характеризация порошковых материалов …………………………………………. 64
3.2. Построение кривых уплотнения, выбор уравнения прессования ……….. 67
3.3. Исследование механических характеристик керамики из диоксида
циркония ………………………………………………………………………………………………….. 72
3.4. Применение аддитивных технологий и метода КИП для получения
изделия сложной геометрической формы ………………………………………………….. 74
3.5. Морфология поверхности керамики, изготовленной КИП …………………… 77
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………. 80
Введение…………………………………………………………………………………………………… 80
4.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………. 80
4.1.1. Анализ конкурентных технических решений ………………………………. 80
4.1.2. SWOT-анализ ……………………………………………………………………………… 83
4.2. Планирование научно-исследовательских работ ……………………………….. 87
4.2.1. Структура работ в рамках научного исследования ………………………. 87
4.2.2. Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения …………………………………………………………………………………………….. 89
4.3. Бюджет научно-технического исследования ……………………………………… 94
4.3.1. Расчет материальных затрат научно-технического исследования .. 95
4.3.2. Расчет амортизации специального оборудования ………………………… 96
4.3.3. Основная заработная плата исполнителей темы…………………………… 97
4.3.4. Дополнительная заработная плата исполнителей темы ………………… 99
4.3.5. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ……. 99
4.3.6. Накладные расходы…………………………………………………………………… 100
4.3.7. Бюджетная стоимость НИР ……………………………………………………….. 100
4.4. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования …. 101
4.4.1. Интегральный показатель финансовой эффективности ……………… 101
4.4.2. Интегральный показатель ресурсоэффективности ……………………… 102
4.4.3. Интегральный показатель эффективности вариантов исполнения
разработки ……………………………………………………………………………………………. 103
Выводы по разделу …………………………………………………………………………………. 104
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ…………………………………………….. 106
5.1. Введение ………………………………………………………………………………………… 106
5.2. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 106
5.3. Производственная безопасность ……………………………………………………… 108
5.4. Анализ вредных производственных факторов …………………………………. 108
5.5. Анализ опасных производственных факторов …………………………………. 110
5.6. Расчет искусственного освещения…………………………………………………… 113
5.6.1. Выбор системы освещения ………………………………………………………….. 114
5.6.2. Выбор источников света ……………………………………………………………… 114
5.6.3. Выбор светильников и их размещение …………………………………………. 117
5.6.4. Выбор величины освещенности …………………………………………………… 122
5.6.5. Расчет общего равномерного освещения ……………………………………… 122
5.7. Расчет освещенности помещения НИР. …………………………………………… 123
5.8. Экологическая безопасность …………………………………………………………… 125
5.9. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………… 125
5.10. Выводы по разделу ………………………………………………………………………. 127
Заключение ……………………………………………………………………………………………. 128
Список публикаций ………………………………………………………………………………… 131
Список использованной литературы ……………………………………………………….. 132
ПРИЛОЖЕНИЕ A ………………………………………………………………………………….. 145
1.3. Forming of powder materials with uniform distribution of compact density ….
………………………………………………………………………………………………………. 146
1.4. Slip casting………………………………………………………………………………………. 147
1.5. Dry or semi-dry pressing …………………………………………………………………… 148
1.5.1. Dynamic (impulse) dry pressing methods ……………………………………… 149
1.5.2. Manufacturing methods without molding ………………………………………. 151
1.5.3 Static dry pressing methods………………………………………………………….. 153