Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Selected problems of additive manufacturing using SLS/SLM processes

100%

Kozak J. , Zakrzewski T. , Witt M. , Dębowska-Wąsak M.

|

tom Nr 1 (262)

24--44

EN

Additive Manufacturing (AM) based on Selective Laser Sintering (SLS) and Selective Laser Melting (SLM) is relatively widely used to manufacture complex shape parts made from metallic alloys, ceramic and polymers. Although the SLM process has many advantages over the conventional machining, main disadvantages are the relatively poor surface quality and the occurrence of the material structure defect porosity. The paper presents key problems directly related to the implementation of AM, and in particular the selection and optimization of process conditions. The first section examines the issues of dimensional accuracy, the second surface quality and porosity problem determining the mechanical properties of manufactured products.

PL

W pracy przedstawiono kluczowe problemy związane z wdrożeniem technologii przyrostowej druku 3D w metalu, w szczególności wybór i optymalizację parametrów procesu. W pierwszej sekcji omówiono zagadnienia dokładności, druga porusza temat jakości powierzchni i problem porowatości/ gęstości przetopionego materiału określające właściwości mechaniczne wytwarzanych produktów. Technologia przyrostowa (AM) oparta na selektywnym spiekaniu laserowym (SLS) i selektywnym topieniu laserowym (SLM) jest coraz szerzej stosowana do wytwarzania części o skomplikowanych kształtach. Mimo wielu zalet procesu SLM w porównaniu z konwencjonalną obróbką, głównymi wadami są stosunkowo niska jakość powierzchni i występowanie porowatości/niskiej gęstości przetopionego materiału. Badania doświadczalne przeprowadzone zostały w zakładzie Nowoczesnych Technik Wytwarzania w Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytucie Lotnictwa. Próbki testowe wytworzono na drukarce 3D SISMA MySint 100 przy użyciu proszku CoCr. W badaniach na podstawie analizy wymiarowej sformułowano model matematyczny opisujący zależność średniej chropowatości powierzchni Ra od parametrów procesu SLM. Pomiary geometrii próbek na współrzędnej maszynie pomiarowej CMM i profilometrze wykorzystującym przewodność indukcyjną “Surftest SJ-210” potwierdziły adekwatność modelu matematycznego, a w szczególności, że chropowatość maleje wraz ze wzrostem mocy lasera oraz ze wzrostem odległości między ścieżkami skanowania, natomiast rośnie wraz z grubością proszku i prędkością skanowania. Zwiększenie mocy lasera i zmniejszenie grubości warstwy proszku umożliwia wytwarzanie próbek o porowatości poniżej 1%. Zwiększona grubość warstwy proszku prowadzido szybkiego wzrostu poziomu porowatości i chropowatości powierzchni. Ustawienie niskiej warstwy skutecznie poprawia jakość powierzchni wydruku, ale wyraźnie wydłuża czas drukowania.

2

Przyrostowe wytwarzanie indywidualizowanych wypełnień ubytków kostnych na bazie materiałów ceramicznych

84%

Rusińska M. , Chlebus E. , Dobrzyński M.

|

tom nr 9

25--32

PL

W artykule przedstawiono metodę oraz wyniki badań obejmujące próbę dostosowania przyrostowej technologii selektywnego łączenia ziaren proszku do wytwarzania indywidualizowanych ceramicznych uzupełnień ubytków kostnych z zastosowaniem syntetycznego hydroksyapatytu. W dobie intensywnego rozwoju nowoczesnych technologii wytwórczych pojawia się coraz więcej możliwości ich wykorzystania w medycynie, szczególnie z uwagi na zapewnienie precyzyjnego odwzorowania anatomii pacjenta, opartego na danych pochodzących z obrazowania medycznego. Przyrostowe wytwarzanie znalazło już zastosowanie w wytwarzaniu trójwymiarowych modeli fizycznych umożliwiających szczegółową analizę skomplikowanych przypadków oraz służących do planowania i symulacji operacji w celu zmniejszenia ryzyka oraz skrócenia czasu trwania zabiegu. Znane są również przypadki przeprowadzenia implantacji z wykorzystaniem indywidualizowanych implantów. Najczęściej wykorzystywanym materiałem w takich przypadkach są stopy tytanu, co niesie liczne ograniczenia: brak dopasowania własności mechanicznych, brak degradacji czy niepożądane reakcje obronne organizmu. Z tego powodu nieustannie trwają badania nakierowane na wytwarzanie bioakceptowalnych i biodegradowalnych materiałów, które posłużą wytwarzaniu czasowych konstrukcji wspomagających odbudowę naturalnej tkanki w miejscach ubytków. W artykule zaprezentowano metodę wytwarzania oraz przygotowania wszczepów z zastosowaniem biomateriału ceramicznego. W ramach prowadzonych badań wykonano analizę oraz dobrano odpowiednie materiały, parametry procesowe i przeanalizowano ich wpływ na jakość wytwarzanych modeli. Otrzymany w przygotowanej metodzie materiał do zastosowań medycznych poddano testom in vitro, w celu weryfikacji właściwości biologicznych.

EN

The paper presents the method and results comprising adjustment of the incremental technology of selective connection of the powder particles. It is used for the manufacturing of ceramic restorations of individualized bone defects based on synthetic hydroxyapatite. In the era of intensive development of modern technologies of manufacturing, there are more and more opportunities to use their extensive capabilities in medicine, particular by the precise mapping of the patient’s anatomy based on data from medical imaging. Incremental manufacturing has already found application in the manufacture of three-dimensional physical models enabling a detailed analysis of complicated cases and used for planning and simulation of operations to reduce the risk and duration of treatment. There are also known some cases of carrying out the implantation with the use of individualized implants. The most commonly used material in such cases are titanium alloys which cause many restrictions i.e., no matching of mechanical properties, lack of degradation or adverse reactions of the body’s defenses. For this reason, many research is being continuously conducted focusing on manufacturing bioacceptable and biodegradable materials, which will be used in manufacture of temporary structures supporting the restoration of the natural tissue in places of cavities. This paper presents a method of manufacturing and preparing implants using ceramic biomaterial. In this study, appropriate materials as well as process parameters have been chosen and their impact on the quality of the generated models was analyzed. Obtained material for medical use has been tested in vitro to verify biological properties.

3

Metamateriały mechaniczne wytwarzane w sposób przyrostowy

84%

Knitter R. , Królikowski T.

|

tom R. 91, nr 7

502--504

PL

Przedstawiono pierwszą fazę prac, która obejmowała badania mechanizmów metamaterialnych z gumopodobnych tworzyw sztucznych, a także wpływu ich struktury i geometrii na przenoszenie zadanej siły oraz przemieszczenia w zaprojektowanym modelu, wykonanym techniką przyrostową FDM (fused deposition modeling). Celem pracy jest ustalenie wpływu parametrów technologicznych oraz zmian geometrii i wypełnienia na parametry wytrzymałościowe wytwarzanego obiektu, a także rozważenie możliwości zastąpienia klasycznych zespołów elementów mechanicznych elementami wykonanymi z użyciem struktur metamaterialnych.

EN

Presented is the first phase of work, which concerned the study of metamaterial mechanisms made of rubber-like plastics, and the impact of their structure and geometry on the transfer of a given force and displacement in a designed model, made using FDM (fused deposition modeling). The aim of the work is to examine the impact of technological parameters and changes in geometry and filling on the strength parameters of the manufactured object and further considerations on replacing the classic assemblies of mechanical elements with elements made using metamaterial structures.

4

Optimization of the structure of titanium scaffolds reproducing the concellous bone

67%

Skalski K. , Filipowski R.

|

tom nr 3-4

5--12

EN

The paper presents the scopes of examination of the cancellous bone, 3D CAD design of scaffolds of the cancellous bone and their creation with a laser beam in SLM incremental technology. The geometrical size of the scaffold and the material feature corresponding to the Young's modulus are the parameters describing the porous structure of the cancellous bone. In the statistical analysis, these values are defined as independent variables. The physical properties of the scaffold are defined by the strength parameters determined by hardness (e.g. HIT, HM, HV and are dependent variables). The REGMULT multiple regression program was used to develop the research results. However, to optimize the porous structure of the scaffold, the single-criteria optimization program SYEQL3 was used.

PL

W pracy przedstawiono zakresy badania kości gąbczastej, projektowania 3D CAD rusztowań (skaffoldów) kości gąbczastej oraz ich tworzenia wiązką lasera w technologii przyrostowej SLM. Parametrami opisującymi porowatą strukturą kości gąbczastej są: wielkości geometryczne rusztowania oraz cecha materiałowa odpowiadająca modułowi Younga. Wielkości te w analizie statystycznej definiowane są jako zmienne niezależne Własności fizykalne rusztowania zdefiniowane przez parametry wytrzymałościowe (twardości, np. HIT, HM, HV) są zmiennymi zależnymi. Do opracowania wyników badań zastosowano program regresji wielokrotnej o nazwie REGMULT. Do optymalizacji struktury porowatej skaffoldu, wykorzystano program optymalizacji jednokryterialnej SYEQL3.

5

Comparative analysys of macro- and microstructure of printed elements in the FDM, SLS and MJ technologies

67%

Majca-Nowak N. , Kluska E. , Gruda P.

|

tom Nr 4 (257)

66--80

EN

The article presents research conducted with the project: "Additive manufacturing in conduction with optical methods used for optimization of 3D models’’. The article begins with the description of properties of the materials used in three different additive technologies – Fused Deposition Modelling (FDM), Selective Laser Sintering (SLS) and Material Jetting (MJ). The next part focuses on the comparative analysis of macro- and microstructure of specimens printed in order to test selected materials in additive technologies mentioned above. In this research two types of specimens were used: dumbbell specimens and rectangular prism with hole specimens. In order to observe macrostructure specimens, they were subjected to load test until it broke. In the case of observing microstructure, they were cut in some places. Each of described additive technologies characterizes by both different way of printing and used materials. These variables have a significant influence on macro- and microstructure and fracture appearance. FDM technology specimens printed of ABS material characterized by texture surface appearance. SLS technology specimens printed of PA12 material characterized by amorphous structure. MJ technology specimens printed of VeroWhite Plus material characterized by fracture appearance which had quasi- fatigue features. The microstructure of these specimens was uniform with visible inclusions.

PL

Niniejszy artykuł prezentuje wyniki testów, które powstały w trakcie realizacji projektu „Addytywne wytwarzanie w połączeniu z metodami optycznymi stosowane do optymalizacjii modeli przestrzennych”. Artykuł rozpoczyna się opisem właściwości materiałów użytych w trzech wybranych technologiach przyrostowych – Fused Deposition Modeling (FDM), Selective Laser Sintering (SLS) oraz Material Jetting (MJ). W dalszej części dokonano analizy porównawczej makrostruktury oraz mikrostruktury dla próbek referencyjnych wydrukowanych na potrzeby testu z wyselkcjonowanych materiałów w podanych technologiach przyrostowych. Ze względu na rodzaj obserwacji, w badaniach użyto dwóch rodzajów próbek: próbki wiosełkowe oraz płaskie, prostokątne próbki z otworem. W celu obserwacji makrostruktury próbki poddane zostały obciążeniu aż do zerwania. Natomiast, w celu obserwacji mikrostruktury zostały pocięte w kilku miejscach. Każda z opisanych w tym artykule technologii przyrostowych charakteryzuje się innym sposobem drukowania oraz zastosowanym materiałem. Zmienne te mają znaczący wpływ na makrostrukturę, mikrostrukturę oraz przełom. Próbki wydrukowane z materiału ABS w technologii FDM charakteryzują się widoczną teksturą materiału. Próbki wydrukowane z PA12 w technologii SLS charakteryzują się strukturą amorficzną. Charakterystyczny dla próbek wydrukowanych z VeroWhite Plus w technologii MJ był przełom, który miał cechy pseudo-zmęczeniowe. Mikrostruktura tych próbek była jednorodna z widocznymi wtrąceniami.