Podrobno

Izdelava multimaterialnih struktur s tehnologijo termoplastičnega brizganja
ID Popovič, Pia (Avtor), ID Markoli, Boštjan (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Ivekovič, Aljaž (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (4,56 MB)
MD5: 40CD92C32472E3ADBD74032EC3D31DE2

Izvleček
Izdelava večmaterialnih keramičnih komponent z aditivnimi tehnologijami omogoča združevanje različnih funkcionalnosti v eni sami komponenti, pri čemer je eden ključnih izzivov usklajeno sintranje faz z različno kinetiko zgoščevanja. Namen tega magistrskega dela je bil ovrednotiti izvedljivost izdelave večmaterialnih komponent na osnovi aluminijevega oksida (Al2O3) z električno izolativnimi in električno prevodnimi območji s postopkom termoplastičnega brizganja materiala (TMJ) in hitrega sintranja brez uporabe zunanjega tlaka (pSPS). Namesto celuloznih nanovlaken, uveljavljenih v dosedanjih raziskavah kot prekurzor za in situ tvorbo grafenu podobne faze, je bila preverjena zmožnost uporabe dostopnejše in enostavnejše mikrokristalinične celuloze (MCC). Pripravljeni sta bili termoplastični suspenziji Al2O3 in Al2O3 z dodatkom MCC z deležem suhe snovi 50 vol.%, ki sta bili reološko ovrednoteni in optimirani za tisk. Suspenziji sta bili procesirani s postopkom TMJ v enomaterialne in dvomaterialne testne vzorce, temu je sledil odstranjevanje veziva po principu kapilarnega odvzema ter hitro sintranje pri 1650 °C. Obe suspenziji sta izkazovali strižno redčenje in reološke lastnosti, ustrezne za TMJ tiskanje, iz katerih so bili uspešno natisnjeni enomaterialni in dvomaterialni vzorci brez makroskopskih napak. Sintrani vzorci Al2O3 so dosegli relativno gostoto 99 % teoretične, vzorci Al2O3 + MCC pa 86,9 %, pri čemer je bil skrček slednjih manjši. Ramanska spektroskopija je potrdila delno pretvorbo MCC v grafenu podobno ogljikovo strukturo, kar je povzročilo povečanje električne prevodnosti za približno enajst velikostnih redov glede na čisti Al2O3. Kljub razliki v skrčku na meji med fazama v dvomaterialnih vzorcih ni bilo zaznati razpok. Rezultati potrjujejo izvedljivost koncepta, hkrati pa izpostavljajo potrebo po nadaljnjem optimiranju sestave suspenzij in homogenosti ogljikove faze.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:aditivna proizvodnja keramike, termoplastično brizganje materiala (TMJ), aluminijev oksid, mikrokristalinična celuloza, hitro sintranje (pSPS), večmaterialne komponente
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Organizacija:NTF - Naravoslovnotehniška fakulteta
Leto izida:2026
PID:20.500.12556/RUL-188728 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:26.09.2026
Število ogledov:28
Število prenosov:5
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Fabrication of multimaterial structures by thermoplastic material jetting
Izvleček:
The fabrication of multi-material ceramic components by additive manufacturing enables the combination of different functionalities within a single component, with co-sintering of phases exhibiting different densification kinetics representing one of the key challenges. The aim of this master's thesis was to evaluate the feasibility of fabricating multi-material components based on aluminium oxide (Al2O3) comprising electrically insulating and electrically conductive regions, using thermoplastic material jetting (TMJ) and pressureless rapid sintering (pSPS). Instead of cellulose nanofibers, established in previous research as a precursor for the in situ formation of a graphene-like phase, the applicability of more accessible and easier-to-prepare microcrystalline cellulose (MCC) was investigated. Thermoplastic suspensions of Al2O3 and of Al2O3 with MCC addition, both with a solids loading of 50 vol.%, were prepared, rheologically characterised and optimised for printing. The suspensions were processed by TMJ into single-material and two-material test specimens, followed by wick debinding and rapid sintering at 1650 °C. Both suspensions exhibited shear-thinning behaviour and rheological properties suitable for TMJ printing, from which single- and two-material specimens were successfully printed without macroscopic defects. Sintered Al2O3 specimens reached a relative density of 99 % of the theoretical value, while Al2O3 + MCC specimens reached 86.9 %, with the latter exhibiting lower shrinkage. Raman spectroscopy confirmed partial conversion of MCC into a graphene-like carbon structure, resulting in an increase in electrical conductivity of approximately eleven orders of magnitude relative to pure Al2O3. Despite the difference in shrinkage, no cracking was observed at the interface between the phases in the two-material specimens. The results confirm the feasibility of the proposed concept, while also highlighting the need for further optimisation of the suspension composition and homogeneity of the carbon phase.

Ključne besede:additive manufacturing of ceramics, thermoplastic material jetting (TMJ), aluminium oxide, microcrystalline cellulose, pressureless spark plasma sintering (pSPS), multi-material components

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj