تأثير هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز على خواص مونة الطباعة ثلاثية الأبعاد

من خلال دراسة تأثير جرعات مختلفة من هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) على قابلية الطباعة والخصائص الانسيابية والخواص الميكانيكية لمونة الطباعة ثلاثية الأبعاد، تمت مناقشة الجرعة المناسبة من HPMC، وتم تحليل آلية تأثيره جنبًا إلى جنب مع الشكل المجهري. أظهرت النتائج أن سيولة الملاط تتناقص مع زيادة محتوى HPMC، أي أن قابلية البثق تقل مع زيادة محتوى HPMC، لكن قدرة الاحتفاظ بالسيولة تتحسن. البثق. يزداد معدل الاحتفاظ بالشكل ومقاومة الاختراق تحت الوزن الذاتي بشكل ملحوظ مع زيادة محتوى HPMC، أي أنه مع زيادة محتوى HPMC، تتحسن قابلية التكديس ويطيل وقت الطباعة؛ من وجهة نظر الريولوجيا، مع زيادة محتوى HPMC، زادت اللزوجة الظاهرة وإجهاد الخضوع واللزوجة البلاستيكية للملاط بشكل ملحوظ، وتحسنت قابلية التكديس؛ زاد الانسيابية أولاً ثم انخفض مع زيادة محتوى HPMC، وتحسنت إمكانية الطباعة؛ زيادة محتوى HPMC بشكل كبير جدًا سيؤدي إلى زيادة مسامية الملاط وقوته، ومن المستحسن ألا يتجاوز محتوى HPMC 0.20%.

في السنوات الأخيرة، تطورت تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد (المعروفة أيضًا باسم "التصنيع الإضافي") بسرعة وتم استخدامها على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل الهندسة الحيوية والفضاء والإبداع الفني. لقد أدت عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد الخالية من العفن إلى تحسين المواد بشكل كبير، كما أن مرونة التصميم الهيكلي وطريقة البناء الآلية لا توفر القوى العاملة بشكل كبير فحسب، بل إنها مناسبة أيضًا لمشاريع البناء في مختلف البيئات القاسية. إن الجمع بين تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد ومجال البناء مبتكر وواعد. في الوقت الحاضر، المواد القائمة على الأسمنت ثلاثية الأبعاد العملية التمثيلية للطباعة هي عملية تكديس البثق (بما في ذلك صياغة كفاف العملية) وطباعة الخرسانة وعملية ربط المسحوق (عملية الشكل D). من بينها، تتميز عملية تكديس البثق بمزايا الاختلاف البسيط عن عملية صب الخرسانة التقليدية، والجدوى العالية للمكونات كبيرة الحجم وتكاليف البناء. أصبحت الميزة الأدنى هي النقاط الساخنة البحثية الحالية لتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد للمواد القائمة على الأسمنت.

بالنسبة للمواد القائمة على الأسمنت المستخدمة "كمواد حبر" للطباعة ثلاثية الأبعاد، تختلف متطلبات أدائها عن تلك الخاصة بالمواد العامة القائمة على الأسمنت: فمن ناحية، هناك متطلبات معينة لقابلية تشغيل المواد القائمة على الأسمنت المخلوطة حديثًا، و تحتاج عملية البناء إلى تلبية متطلبات البثق السلس، ومن ناحية أخرى، يجب أن تكون المواد القائمة على الأسمنت المبثوقة قابلة للتكديس، أي أنها لن تنهار أو تتشوه بشكل كبير تحت تأثير وزنها وضغط الطبقة العليا. بالإضافة إلى ذلك، فإن عملية التصفيح للطباعة ثلاثية الأبعاد تجعل الطبقات بين الطبقات. من أجل ضمان الخواص الميكانيكية الجيدة لمنطقة واجهة الطبقة البينية، يجب أن تتمتع مواد بناء الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا بقدرة التصاق جيدة. باختصار، تم تصميم تصميم البثق والتكديس والالتصاق العالي في نفس الوقت. تعتبر المواد ذات الأساس الأسمنتي أحد المتطلبات الأساسية لتطبيق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال البناء. يعد ضبط عملية الترطيب والخصائص الريولوجية للمواد الأسمنتية طريقتين مهمتين لتحسين أداء الطباعة أعلاه. ضبط عملية الترطيب للمواد الأسمنتية من الصعب تنفيذها، ومن السهل أن تسبب مشاكل مثل انسداد الأنابيب؛ ويحتاج تنظيم الخواص الريولوجية إلى الحفاظ على السيولة أثناء عملية الطباعة وسرعة الهيكلة بعد قولبة البثق. في البحث الحالي، غالبًا ما تستخدم معدّلات اللزوجة والمضافات المعدنية والطين النانوي وما إلى ذلك لضبط الخواص الريولوجية للأسمنت. المواد لتحقيق أداء طباعة أفضل.

هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) هو مثخن بوليمر شائع. يمكن دمج روابط الهيدروكسيل والإيثر الموجودة على السلسلة الجزيئية مع الماء الحر من خلال روابط هيدروجينية. يمكن أن يؤدي إدخاله إلى الخرسانة إلى تحسين تماسكها بشكل فعال. واحتباس الماء. في الوقت الحاضر، تركز الأبحاث حول تأثير HPMC على خصائص المواد المعتمدة على الأسمنت في الغالب على تأثيرها على السيولة، واحتباس الماء، والانسيابية، ولم يتم إجراء سوى القليل من الأبحاث حول خصائص المواد المعتمدة على الأسمنت للطباعة ثلاثية الأبعاد ( مثل قابلية البثق، وقابلية التكديس، وما إلى ذلك). بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لعدم وجود معايير موحدة للطباعة ثلاثية الأبعاد، لم يتم بعد تحديد طريقة تقييم قابلية طباعة المواد القائمة على الأسمنت. يتم تقييم قابلية تكديس المادة من خلال عدد الطبقات القابلة للطباعة ذات التشوه الكبير أو الحد الأقصى لارتفاع الطباعة. تخضع طرق التقييم المذكورة أعلاه إلى ذاتية عالية وعالمية سيئة وعملية مرهقة. تتمتع طريقة تقييم الأداء بإمكانيات وقيمة كبيرة في التطبيقات الهندسية.

في هذه الورقة، تم إدخال جرعات مختلفة من HPMC في المواد القائمة على الأسمنت لتحسين قابلية طباعة الملاط، وتم تقييم تأثيرات جرعة HPMC على خصائص ملاط ​​الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل شامل من خلال دراسة قابلية الطباعة والخصائص الريولوجية والخواص الميكانيكية. استنادًا إلى خصائص مثل السيولة استنادًا إلى نتائج التقييم، تم اختيار الملاط الممزوج بالكمية المثلى من HPMC للتحقق من الطباعة، وتم اختبار المعلمات ذات الصلة للكيان المطبوع؛ وبناءً على دراسة الشكل المجهري للعينة، تم استكشاف الآلية الداخلية لتطور أداء مادة الطباعة. وفي الوقت نفسه، تم إنشاء مادة تعتمد على الأسمنت للطباعة ثلاثية الأبعاد. طريقة تقييم شاملة للأداء القابل للطباعة من أجل تعزيز تطبيق تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال البناء.