تاثیر هیدروکسی پروپیل متیل سلولز بر خواص ملات چاپ سه بعدی

با مطالعه اثر دوزهای مختلف هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) بر قابلیت چاپ، خواص رئولوژیکی و خواص مکانیکی ملات چاپ سه بعدی، دوز مناسب HPMC مورد بحث قرار گرفت و مکانیسم تأثیر آن در ترکیب با مورفولوژی میکروسکوپی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.نتایج نشان می‌دهد که سیالیت ملات با افزایش محتوای HPMC کاهش می‌یابد، یعنی با افزایش محتوای HPMC، قابلیت اکسترودپذیری کاهش می‌یابد، اما قابلیت حفظ سیالیت بهبود می‌یابد.اکسترودپذیری؛نرخ حفظ شکل و مقاومت نفوذ تحت وزن خود با افزایش محتوای HPMC به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد، یعنی با افزایش محتوای HPMC، روی هم چیده شدن بهبود می‌یابد و زمان چاپ طولانی‌تر می‌شود.از نقطه نظر رئولوژی، با افزایش محتوای HPMC، ویسکوزیته ظاهری، تنش تسلیم و ویسکوزیته پلاستیکی دوغاب به طور قابل توجهی افزایش یافته و قابلیت انباشتگی بهبود یافته است.تیکسوتروپی ابتدا افزایش یافت و سپس با افزایش محتوای HPMC کاهش یافت و قابلیت چاپ بهبود یافت.محتوای HPMC افزایش بیش از حد زیاد باعث افزایش تخلخل ملات و استحکام می شود.

در سال‌های اخیر، فناوری چاپ سه بعدی (همچنین به عنوان «تولید افزودنی» شناخته می‌شود) به سرعت توسعه یافته است و به طور گسترده در بسیاری از زمینه‌ها مانند مهندسی زیستی، هوافضا و خلاقیت هنری استفاده شده است.فرآیند بدون قالب فناوری پرینت سه بعدی مواد را تا حد زیادی بهبود بخشیده است و انعطاف پذیری طراحی سازه و روش ساخت خودکار آن نه تنها باعث صرفه جویی زیادی در نیروی انسانی می شود، بلکه برای پروژه های ساختمانی در محیط های مختلف سخت نیز مناسب است.ترکیبی از فناوری چاپ سه بعدی و زمینه ساخت و ساز نوآورانه و امیدوارکننده است.در حال حاضر، مواد مبتنی بر سیمان به صورت سه بعدی فرآیند نمایندگی چاپ، فرآیند انباشتگی اکستروژن (از جمله ساخت کانتور فرآیند کانتور) و فرآیند چاپ بتن و پیوند پودری (فرایند D شکل) است.در میان آنها، فرآیند انباشته اکستروژن دارای مزایای تفاوت اندک با فرآیند قالب گیری بتن سنتی، امکان سنجی بالای قطعات با اندازه بزرگ و هزینه های ساخت و ساز است.مزیت پایین‌تر، کانون‌های تحقیقاتی فعلی فناوری چاپ سه بعدی مواد مبتنی بر سیمان است.

برای مواد مبتنی بر سیمان که به عنوان "مواد جوهر" برای چاپ سه بعدی استفاده می شود، الزامات عملکرد آنها متفاوت از مواد اولیه مبتنی بر سیمان است: از یک طرف، الزامات خاصی برای کارایی مواد تازه مخلوط شده با پایه سیمان وجود دارد، و فرآیند ساخت و ساز باید الزامات اکستروژن صاف را برآورده کند، از طرف دیگر، مواد پایه سیمان اکسترود شده باید روی هم چیده شوند، به این معنی که تحت تأثیر وزن خود و فشار مواد فرو ریخته یا تغییر شکل نمی دهند. لایه بالایی.علاوه بر این، فرآیند لمینیت چاپ سه بعدی باعث می شود لایه ها بین لایه ها به منظور اطمینان از خواص مکانیکی خوب ناحیه رابط بین لایه ها، مصالح ساختمانی چاپ سه بعدی نیز چسبندگی خوبی داشته باشند.به طور خلاصه، طراحی اکسترودپذیری، انباشتگی و چسبندگی بالا به طور همزمان طراحی شده است.مواد بر پایه سیمان یکی از پیش نیازهای کاربرد فناوری پرینت سه بعدی در زمینه ساخت و ساز است.تنظیم فرآیند هیدراتاسیون و خواص رئولوژیکی مواد سیمانی دو راه مهم برای بهبود عملکرد چاپ فوق است.تنظیم فرآیند هیدراتاسیون مواد سیمانی اجرای آن دشوار است و به راحتی می تواند مشکلاتی مانند گرفتگی لوله ایجاد کند.و تنظیم خواص رئولوژیکی نیاز به حفظ سیالیت در طول فرآیند چاپ و سرعت ساختار پس از قالب گیری اکستروژن دارد. در تحقیقات فعلی، اصلاح کننده های ویسکوزیته، افزودنی های معدنی، نانورس ها و غیره اغلب برای تنظیم خواص رئولوژیکی بر پایه سیمان استفاده می شوند. مواد برای دستیابی به عملکرد چاپ بهتر.

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) یک ضخیم کننده پلیمر رایج است.پیوندهای هیدروکسیل و اتری روی زنجیره مولکولی را می توان از طریق پیوندهای هیدروژنی با آب آزاد ترکیب کرد.وارد کردن آن به بتن می تواند به طور موثری انسجام آن را بهبود بخشد.و احتباس آبدر حال حاضر، تحقیقات در مورد تأثیر HPMC بر خواص مواد مبتنی بر سیمان بیشتر بر روی تأثیر آن بر سیالیت، احتباس آب و رئولوژی متمرکز است و تحقیقات کمی در مورد خواص پرینت سه بعدی مواد مبتنی بر سیمان انجام شده است. مانند اکسترودپذیری، پشته پذیری و غیره).علاوه بر این، به دلیل عدم وجود استانداردهای یکسان برای چاپ سه بعدی، روش ارزیابی برای چاپ پذیری مواد مبتنی بر سیمان هنوز ایجاد نشده است.قابلیت روی هم چیدن مواد با تعداد لایه های قابل چاپ با تغییر شکل قابل توجه یا حداکثر ارتفاع چاپ ارزیابی می شود.روش‌های ارزیابی فوق در معرض ذهنیت بالا، عمومیت ضعیف و فرآیند دست و پا گیر هستند.روش ارزیابی عملکرد پتانسیل و ارزش زیادی در کاربرد مهندسی دارد.

در این مقاله، دوزهای مختلف HPMC در مواد مبتنی بر سیمان برای بهبود قابلیت چاپ ملات معرفی شد و اثرات دوز HPMC بر خواص ملات چاپ سه بعدی با مطالعه قابلیت چاپ، خواص رئولوژیکی و خواص مکانیکی به طور جامع مورد ارزیابی قرار گرفت.بر اساس خواصی مانند سیالیت بر اساس نتایج ارزیابی، ملات مخلوط شده با مقدار بهینه HPMC برای تأیید چاپ انتخاب شد و پارامترهای مربوطه موجودیت چاپ شده آزمایش شد.بر اساس مطالعه مورفولوژی میکروسکوپی نمونه، مکانیسم داخلی تکامل عملکرد مواد چاپی مورد بررسی قرار گرفت.در همان زمان، مواد مبتنی بر سیمان چاپ سه بعدی ایجاد شد.یک روش ارزیابی جامع عملکرد قابل چاپ به منظور ترویج کاربرد فناوری چاپ سه بعدی در زمینه ساخت و ساز.