Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ceramika drukowana w 3D – możliwości i ograniczenia w formowaniu przyrostowym wyrobów ceramicznych

Tańska Joanna, Więcław-Midor Anna, Falkowski Paweł, Wiecińska Paulina

Szkło i Ceramika

|

2023

|

R. 74, nr 2

34--42

PL

Dynamiczny rozwój technik formowania przyrostowego, obserwowany na przestrzeni ostatnich lat, świadczy o istniejącej potrzebie na wytwarzanie złożonych i precyzyjnych elementów bez stosowania form odlewniczych. Konieczność dopasowania produktu do indywidualnych potrzeb wymusza powstawanie coraz to nowych technik druku 3D, a także dostosowywanie ich do wytwarzania wyrobów z różnego rodzaju materiałów, m.in. z ceramiki. W artykule przedstawiono zarys historyczny metod druku 3D i ich podział zgodnie z normą ISO/ASTM 52900, a także opisano poszczególne grupy metod oraz przykładowe techniki wchodzące w ich skład. Podczas wyboru techniki formowania dla danego produktu należy wziąć pod uwagę wiele czynników, takich jak rodzaj stosowanego materiału, wymiary produktu czy oczekiwana rozdzielczość. Drukowanie materiałów ceramicznych wciąż stanowi duże wyzwanie dla badaczy, gdyż nie można bezpośrednio przełożyć procesów zachodzących dla polimerów na ceramikę, chociażby ze względu na wysokie temperatury topnienia materiałów ceramicznych. Dodatkowo, w przypadku metod druku 3D wykorzystujących procesy fotoutwardzania (np. w technice DLP (cyfrowego przetwarzania światła), konieczne jest przygotowanie zawiesiny proszku ceramicznego z dodatkiem monomerów i fotoinicjatora. W tej metodzie selektywnie utwardza się powierzchnię zawiesiny warstwa po warstwie przy pomocy światła UV. Niestety, cząstki proszku ceramicznego rozpraszają oraz pochłaniają promieniowanie UV, co znacząco obniża głębokość sieciowania, czyli maksymalną głębokość, na jaką wnika promieniowanie, dostarczając energii niezbędnej do zainicjowania reakcji polimeryzacji. W związku z tym proszek ceramiczny powinien charakteryzować się zbliżoną wartością współczynnika załamania światła do zastosowanej żywicy. Ponadto w przypadku materiałów ceramicznych, ważnym etapem procesu ich otrzymywania, poza formowaniem, jest również spiekanie. Odpowiedni dobór poszczególnych parametrów prowadzenia procesu spiekania, takich jak temperatura spiekania i czas przetrzymania czy szybkość ogrzewania i chłodzenia, jest kluczowy, aby wydrukowane wyroby nie uległy pękaniu i były dobrze zagęszczone. W niniejszym artykule przedstawiono najważniejsze problemy związane z otrzymywaniem ceramiki metodą druku DLP oraz przykładowe ich rozwiązania.

EN

The dynamic development of additive manufacturing techniques, observed in recent years, is related to the need for the production of complex and precise elements without the use of casting moulds. Adjusting the product to individual needs forces the development of new 3D printing techniques, as well as adapting them to the production of elements from various types of materials, including ceramics. The article presents a historical outline of 3D printing methods and their division according to the ISO/ASTM 52900 standard, as well as it describes individual groups of methods and exemplary techniques included in them. There are many factors to consider when choosing an appropriate moulding technique, such as the type of material used, product dimensions, and desired resolution. Printing ceramic materials is still a big challenge for researchers because the processes used for polymers cannot be directly transferred into ceramics, for example because of the high melting points of ceramic materials. In addition, in case of 3D printing methods that use photocuring processes (e.g. in the DLP (digital light processing) technique, it is necessary to prepare a suspension of ceramic powder with the addition of monomers and a photoinitiator. In this method, the surface of the slurry is selectively cured layer by layer with UV light. Unfortunately, the ceramic powder particles scatter and absorb UV radiation which significantly reduces the cure depth, i.e. the maximum depth to which the radiation penetrates, providing enough energy to initiate the polymerization reaction. Therefore, the ceramic powder should have a refractive index similar to the used resin. In addition, in the case of ceramic materials, sintering is also an important step. Appropriate selection of individual parameters of the sintering process, such as sintering temperature and dwell time, or the rate of heating and cooling, is crucial to obtain well densified and undefected printed parts. This article presents the most important problems related to obtaining ceramics by DLP printing and exemplary solutions.

2

Fundamentals and advances of wire arc additive manufacturing: materials, process parameters, potential applications, and future trends

Saleh Bassiouny, Fathi Reham, Tian Yinbao, Radhika N., Jiang Jinghua, Ma Aibin

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 2

art. no. e96, 2023

EN

The advancement of the wire arc additive manufacturing (WAAM) process has been significant due to the cost-effectiveness in producing large metal components with high deposition rates. With the growth in the understanding of WAAM, researchers have found that the microstructure and mechanical properties of the fabricated components are greatly improved. As a result, a diverse range of materials have been linked to the process, leading to a wider application of WAAM in various industries. Thus, this review paper provides a comprehensive analysis of the recent advancements in WAAM, a technology that combines arc welding with additive manufacturing. The focus is on the microstructure, mechanical properties, materials used, process-related defects, and post-process treatments. The paper aims to offer guidance on producing high-quality and defect-free components by aligning the material characteristics with the capabilities of various WAAM techniques. The results of the paper highlight the strengths and limitations of WAAM and provide insights into its future prospects. This information is valuable for academics, designers, and manufacturers in the field, serving as a milestone for future WAAM research and application.

3

Delamination analysis in single-point incremental forming of steel/steel bi-layer sheet metal

Hassan M., Hussain G., Ilyas M., Ali A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 20, no. 2

124--137

EN

Layered metallic materials (LMMs) offer superior properties in comparison to their counterpart monolithic sheets. Single-point incremental forming (SPIF) has emerged as an economical solution to produce LMM parts. However, delamination can limit the formability of such parts. In this study, the delamination analysis during SPIF of layered sheets was performed. Steel/steel bi-layer sheets were fabricated by roll bonding. These sheets were produced at thickness reduction ratios of 47%, 58% and 70%. The bond strength and fracture toughness in mode I and mode II were determined by T-peel and tensile shear tests, respectively. When the thickness reduction ratio was increased from 47 to 70%, an increase in bond strength was observed with 572% increase in mode I and 15.6% in mode II, respectively. On the other hand, with the same percent increase in thickness reduction, the critical strain energy release showed an increase of 3992% in mode I and 20% decrease in mode II. Surface-based cohesive zone model was used to define the interface between layers during numerical simulation of SPIF for delamination analysis. To validate the numerical results, SPIF of given bi-layer sheet was performed experimentally and a good agreement between the numerical and experimental results was observed.

4

Application of X-ray Diffraction for Residual Stress Analysis in Truncated Cones Made by Incremental Forming

Krasowski Bogdan, Kubit Andrzej, Trzepieciński Tomasz, Dudek Kazimiera, Slota Jan

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no 2

103--111

EN

The final accuracy of the parts formed using single point incremental forming greatly depends on the mechanical properties of the material to be formed and the residual stress formation. In this paper, an X-ray diffraction technique was used to study the distribution of the residual stress along the generating line of the conical drawpiece. A DC04 steel sheet with a thickness of 0.8 mm was used as a test material. The basic mechanical properties of the DC04 sheet metal were determined in the uniaxial tensile test according to the EN ISO 6892–1:2016. It was found that the maximum amount of the residual stress existed in a point located in the midway between a base and a truncation of the drawpiece. In the outer surface of the drawpiece, the orange peel defect associated with a rough surface appearance after SPIF a drawpiece, was observed. In contrast, the inner surface of component was characterized by linear grooves associated with the interaction of tool tip with the sheet surface. This defect is mainly influenced by vertical step size.

5

Prediction of average surface roughness and formability in single point incremental forming using artificial neural network

Mulay Amrut, Ben B. Satish, Ismail Syed, Kocanda Andrzej

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 4

1135--1149

EN

Single point incremental forming (SPIF) is a flexible, innovative, and cheap process for rapidmanufacturing of complex sheet metal parts. It is a crucial task for engineers to predict aprocess when many independent parameters are affecting simultaneously its performance.An artificial neural network (ANN) based prediction model was developed to evaluateaverage surface roughness (Ra) and maximum forming angle (Ømax) while SPIF forming ofAA5052-H32 material. A feedforward backpropagation network with Levenberg–Marquardtalgorithm was employed to build ANN model. The ANNs (4-n-1, 4-n-2) were generated byintroducing different combinations of transfer functions and a number of neurons. Theconfirmation runs were performed to verify the agreement between the ANN predicted andthe experimental results. The developed ANN model (4-n-1) was capable of predicting theprocess response with an excellent accuracy and resulted in overall R-value, MSE, and MAPEof 0.99807, 0.0209, and 5.96% for Ra0.99913, 0.0281, and 0.003 for Ømax. The optimum 4-n-2model was built with overall R-value, MSE of 0.99999 and 0.057194, respectively. Hence, itwas found that the engineering efforts may be reduced in the SPIF process with successfulANN model implementation.

6

Właściwości przetłoczeń usztywniających kształtowanych w cienkich blachach z lotniczego stopu aluminium 2024-T3 metodą formowania przyrostowego

Kubit A., Wydrzyński D., Bucior M., Kluz R.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2018

|

nr 4

28--32

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych, dotyczących podłużnych przetłoczeń w cienkich blachach, pełniących rolę ryfli usztywniających. Zagadnienie dotyczy przetłoczeń kształtowanych w blachach z lotniczego stopu aluminium 2024-T3 obustronnie platerowanych, o grubości 0,4 mm. Przetłoczenia wykonano relatywnie nową technologią tzw. kształtowania przyrostowego, która polega na punktowym odkształcaniu materiału poprzez narzędzie w formie trzpienia stopniowo zagłębiane w materiale, zgodnie z określoną ścieżką determinującą kształt finalnego przetłoczenia. Formowanie prowadzono przy użyciu trzy-osiowej frezarki numerycznej stosując narzędzie o średnicy 6 mm z promieniem na czole o wartości R3. Kształtowano przetłoczenia o długości 120 mm oraz szerokości 20 mm. W ramach badań rozpatrywano różne głębokości przetłoczeń stopniując je co 1 mm w zakresie od 1 do 5 mm. Największą wartość głębokości o podanej wartości przyjęto, ponieważ przy większej głębokości od 5,5 mm kształtowana blacha ulegała pękaniu, dlatego wartość 5 mm uznano za maksymalną, dla której prowadzono analizy. Dla opisanych przetłoczeń przeprowadzono statyczne próby wyboczenia, a na ich podstawie stwierdzono, że głębokość przetłoczenia równa 4 mm, jest wartością krytyczną, gdyż siła wyboczenia dla przetłoczeń w zakresie od 1 do 4 mm wzrasta wprost proporcjonalnie do głębokości przetłoczenia, natomiast przy głębokości równej 5 mm siła ta ulega spadkowi.

EN

The paper presents the results of experimental research on longitudinal ribbing in thin sheets, made as stiffening ribs. The issue concerns ribbing formed in 2024-T3 aluminum alloy plates, 0.4 mm thick. The embossing was made using a relatively new technology, the so-called incremental sheet forming, which is a point of deformation of the material through the tool in the form of a plunger, gradually penetrated into the material in accordance with a defined path that determines the shape of the final embossing. Forming was carried out using a three-axis numerical milling machine using a 6 mm diameter tool with a head radius of R3. Embossments 120 mm long and 20 mm wide were formed. As part of the research, different depths of embossing were considered, grading them every 1 mm in the range from 1 to 5 mm. The highest value of the depth with the given value was assumed, because above the 5.5 mm depth the shaped sheet was cracking, so the value of 5 mm was considered the maximum for which the analyzes were carried out. For the described embossments static buckling tests were made, on the basis of which it was found that the embossing depth of 4 mm is a critical value, because the buckling force for extrusions in the range from 1 to 4 mm increases in direct proportion to the depth of the ribbing, while at a depth of 5 mm force this falls.

7

Potencjał technologii przyrostowego tłoczenia blach

Mucha J.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2014

|

nr 1-2

74--77

PL

Śmiało można napisać, że przyrostowe tłoczenie blach staje się nową propozycją na wytwarzanie cienkościennych przestrzennych elementów. Rozwój obrabiarek sterowanych numerycznie (NC) pozwala na formowanie w coraz bardziej skomplikowanych kształtach. Dzięki wirtualnej weryfikacji procesu wytwarzania w fazie projektowania wyrobu zwiększa się jakość geometryczną.