Ceannródaíocht i bpúdar alúmana in ábhair phriontála 3D
Ag siúl isteach i saotharlann Ollscoil Pholaiteicniúil an Iarthuaiscirt, inneall le leigheas solaisPrintéir 3D ag crónán beagán, agus tá an bhíoma léasair ag bogadh go beacht sa sloda ceirmeach. Díreach cúpla uair an chloig ina dhiaidh sin, cuirtear croí ceirmeach le struchtúr casta cosúil le labirint i láthair go hiomlán - úsáidfear é chun lanna tuirbín innill aerárthaí a theilgean. Léirigh an tOllamh Su Haijun, atá i gceannas ar an tionscadal, an chomhpháirt íogair agus dúirt sé: “Trí bliana ó shin, níor leomhamar fiú smaoineamh ar chruinneas den sórt sin. Tá an dul chun cinn is tábhachtaí i bhfolach sa phúdar alúmana dofheicthe seo.”
Fadó fadó, bhí criadóireacht alúmana cosúil le “mac léinn fadhbach” i réimse naPriontáil 3D– neart ard, friotaíocht ardteochta, insliú maith, ach nuair a bhí sé priontáilte, bhí go leor fadhbanna leis. Faoi phróisis thraidisiúnta, bíonn leachtacht bhocht ag púdar alúmana agus is minic a chuireann sé bac ar an gceann priontála; is féidir leis an ráta crapadh le linn shintéirithe a bheith chomh hard le 15%-20%, agus déanfaidh na codanna a priontáladh le hiarracht mhór dífhoirmiú agus scoilteadh a luaithe a dhóitear iad; struchtúir chasta? Is só níos mó fós é. Tá imní ar innealtóirí: “Tá an rud seo cosúil le healaíontóir righin, le smaointe fiáine ach gan dóthain lámha.”
1. Foirmle na Rúise: “Armúr ceirmeach” a chur ar analúmanammaitrís
Tháinig an chéad phointe casaidh ón réabhlóid i ndearadh ábhar. Sa bhliain 2020, d’fhógair eolaithe ábhar ó Ollscoil Náisiúnta Eolaíochta agus Teicneolaíochta (NUST MISIS) na Rúise teicneolaíocht réabhlóideach. In ionad púdar ocsaíd alúmanaim a mheascadh go simplí, chuir siad púdar alúmanaim ard-íonachta in uathchlabh agus d’úsáid siad ocsaídiú hidriteirmeach chun sraith de scannán ocsaíd alúmanaim le tiús inrialaithe go beacht a “fhás” ar dhromchla gach cáithnín alúmanaim, díreach cosúil le sraith armúr nana-leibhéil a chur ar an liathróid alúmanaim. Taispeánann an púdar “struchtúr croí-bhlaosc” seo feidhmíocht iontach le linn priontála léasair 3D (teicneolaíocht SLM): tá an cruas 40% níos airde ná cruas ábhar alúmanaim íon, agus tá an chobhsaíocht ardteochta feabhsaithe go mór, ag comhlíonadh riachtanais ghrád eitlíochta go díreach.
Rinne an tOllamh Alexander Gromov, ceannaire an tionscadail, analaí beoga: “San am atá thart, bhí ábhair chomhchodacha cosúil le sailéid – bhí gach duine i gceannas ar a ghnó féin; tá ár bpúdair cosúil le ceapairí – bíonn alúmanam agus alúmana ag greamadh a chéile ciseal ar chiseal, agus ní féidir le ceachtar acu maireachtáil gan an ceann eile.” Ligeann an cúpláil láidir seo don ábhar a chumas a thaispeáint i gcodanna innill aerárthaí agus i bhfrámaí coirp thar a bheith éadroma, agus tosaíonn sé fiú ag cur dúshlán roimh chríoch na gcóimhiotal tíotáiniam.
2. Eagna na Síne: draíocht na criadóireachta “a shocrú”
Is é an pian is mó i bpriontáil ceirmeach alúmana ná crapadh sintéirithe – samhlaigh go ndéanfá figiúr cré a ghlúineáil go cúramach, agus go gcrapfadh sé go méid práta a luaithe a chuaigh sé isteach san oigheann. Cé mhéad a thitfeadh sé? Go luath in 2024, chuir na torthaí a d’fhoilsigh foireann an Ollaimh Su Haijun in Ollscoil Pholaiteicniúil an Iarthuaiscirt in Iris Eolaíocht & Teicneolaíocht Ábhar tús leis an tionscal: fuair siad croí ceirmeach alúmana beagnach nialasach le ráta crapadh de 0.3% amháin.
Is é an rún a chur leispúdar alúmanaimgo dtí alúmana agus ansin “draíocht atmaisféir” beacht a imirt.
Cuir púdar alúmanaim leis: Measc 15% de phúdar mín alúmanaim isteach sa shlam ceirmeach
Rialú an atmaisféir: Bain úsáid as cosaint gáis argóin ag tús an tsintéirithe chun cosc a chur ar phúdar alúmanaim ó ocsaídiú.
Athrú cliste: Nuair a ardaíonn an teocht go 1400°C, aistrigh an t-atmaisféar go haer go tobann
Ocsaídiú in-situ: Leáíonn púdar alúmanaim láithreach i mbraoiníní agus ocsaídíonn sé go hocsaíd alúmanaim, agus cuireann leathnú toirte cosc ar chrapadh.
3. Réabhlóid an cheanglóra: tiontaíonn púdar alúmanaim ina “ghliú dofheicthe”
Cé go bhfuil foirne na Rúise agus na Síne ag obair go dian ar mhodhnú púdair, tá bealach teicniúil eile tar éis aibiú go ciúin – púdar alúmanaim a úsáid mar cheanglóir.Priontáil 3DIs roisíní orgánacha den chuid is mó iad na ceanglóirí, a fhágfaidh cuasa nuair a dhóitear iad le linn díghrádaithe. Glacann paitinn foirne baile cur chuige difriúil in 2023: púdar alúmanaim a dhéanamh ina cheanglóir uiscebhunaithe47.
Le linn priontála, spraeálann an nozzle “gliú” go cruinn ina bhfuil 50-70% púdar alúmanaim ar an tsraith púdair ocsaíd alúmanaim. Nuair a thagann sé go dtí an chéim díghrádaithe, tarraingítear folús agus cuirtear ocsaigin tríd, agus ocsaídítear an púdar alúmanaim go ocsaíd alúmanaim ag 200-800°C. Ligeann tréith leathnú toirte de níos mó ná 20% dó na póir a líonadh go gníomhach agus an ráta crapadh a laghdú go dtí níos lú ná 5%. “Is ionann é agus an scafall a dhíchóimeáil agus balla nua a thógáil ag an am céanna, do phoill féin a líonadh!” a dúirt innealtóir mar seo.
4. Ealaín na gcáithníní: bua an phúdair sféarúil
Tá “cuma” púdair alúmana tar éis éirí mar eochair do dhul chun cinn gan choinne – tagraíonn an chuma seo do chruth na gcáithníní. Rinne staidéar san iris “Open Ceramics” in 2024 comparáid idir feidhmíocht púdair alúmana sféarúla agus neamhrialta i bpriontáil taiscthe comhleáite (CF³)5:
Púdar sféarúil: sreabhann sé cosúil le gaineamh mín, sáraíonn an ráta líonta 60%, agus tá an priontáil réidh agus síodúil
Púdar neamhrialta: greamaithe cosúil le siúcra garbh, tá an slaodacht 40 uair níos airde, agus tá an nozzle blocáilte chun amhras a chur ar an saol
Níos fearr fós, sáraíonn dlús na gcodanna atá priontáilte le púdar sféarúil 89% go héasca tar éis shintéirithe, agus comhlíonann an bailchríoch dromchla an caighdeán go díreach. “Cé a úsáideann púdar “gránna” fós anois? Is í an leachtacht éifeachtúlacht chomhraic!” Rinne teicneoir gáire agus chríochnaigh sé5.
Todhchaí: Bíonn réaltaí agus farraigí ann le chéile leis an rud beag agus álainn
Tá réabhlóid priontála 3T púdar alúmana i bhfad ó bheith thart. Tá an tionscal míleata i gceannas maidir le croíleacáin chrapadh beagnach nialasacha a chur i bhfeidhm chun lanna turba-lucht leanúna a mhonarú; tá an réimse bithleighis tar éis aird a thabhairt ar a bhith-chomhoiriúnacht agus tosaithe ag priontáil ionchlannáin chnámh saincheaptha; tá an tionscal leictreonaice dírithe ar foshraitheanna diomailt teasa - tar éis an tsaoil, níl aon ionadú ar sheoltacht theirmeach agus seoltacht neamhleictreach alúmana.