NOWOCZESNE TECHNIKI

FORMOWANIA

WYROBÓW

1.Spark Plasma Sintering (spiekanie plazmowo-iskrowe)

W czasie trwania procesu iskrowego spiekania plazmowego mamy do czynienia z jednoczesnym
prasowaniem, jak i spiekaniem proszku. Przez grafitowe stemple, na które działa ciśnienie
prasowania, matrycę oraz konsolidowany w niej proszek, przepływają impulsy prądu
stałego. Wydzielane ciepło Joule’a realizuje proces samonagrzewania proszku od środka. Prąd
impulsowy może płynąć przez prasowany proszek w wyniku wyładowań łukowych w porach między
zagęszczanymi cząstkami proszku lub tunelowania przez warstwę tlenków pokrywających
powierzchnie proszku w miejscu ich kontaktu lub jej przebicia elektrycznego.

Wyładowania łukowe w porach
powodują

powierzchniowe

parowanie materiału i przejście
pary w stan plazmy. Podczas
parowania

z powierzchni

proszku usuwane są tlenki
i zaadsorbowane

gazy.

Transport

masy

przebiega

podobnie

jak

w konwencjonalnych procesach
spiekania na drodze parowania
i kondensacji,

dyfuzji

objętościowej, powierzchniowej
i po granicach ziaren, jednak
intensywność tych zjawisk jest
znacznie

większa

niż

w przypadku spiekania innymi metodami. Impulsowy charakter dostarczania energii wpływa na
obniżenie energii aktywacji procesów dyfuzyjnych, dzięki czemu skróceniu ulega
czas spiekania, zabezpieczając jednocześnie ziarna przed nadmiernym rozrostem, co
umożliwia zachowywanie struktur spiekanych materiałów.

Z moich notatek:



Pozwala otrzymać polikryształy o odmiennej mikrostrukturze niż w spiekaniu
bezciśnieniowym poprzez krótki czas nagrzewania



Wędrówka granic ziaren, wzrost ---czas---->minimalizacja G ----długi czas----> z
NANOproszku tworzy się MIKROstrukrura



Przykładanie różnicy potencjałów do próbki- generacja plazmy w próbce- krótki czas
podgrzewania



Złoże proszkowe jako zbiór naładowanych cząstek pomiędzy którymi następują wyładowania
elektryczne (iskry), lokalne ośrodki plazmy- parowanie i kondensacja, tworzenie szyjki



Temperatura kontrolowana częstotliwością pulsacji



20-30min procesu



Materiały możliwe do uzyskania: wszelkie kompozyty, fazy intermetaliczne, filtry, wszędzie
tam gdzie potrzebne rozwinięcie granic międzyziarnowych, bez znacznego wzrostu ziarn.

ZALETY



krótki czas procesu



nagrzewanie samej tylko próbki podczas

spiekania



wysoka gęstość otrzymanych materiałów



energooszczędność



całkowita automatyzacja





WADY



możliwość otrzymania tylko prostych

kształtów wyrobów



skomplikowana i droga aparatura

Mechanizmy zagęszczania – tworzenie szyjki

2. Techniki Rapid Prototyping. Omówić podstawowe zalety i wady procesów “Rapid

Prototyping”

W odróżnieniu od metod ubytkowych stosowanych przez obrabiarki, metody RP są addytywne
– polegają na stopniowym nakładaniu kolejnych warstw materiału przez klejenie, stapianie,

spiekanie czy utwardzanie różnych materiałów za pomocą lasera lub innych wiązek
promieniowania. Pierwsze RP powstały w latach 80-tych początkowo tylko do produkcji

prototypów, obecnie znajdują coraz szersze zastosowanie także do produkcji narzędzi lub krótkich
serii wysokiej jakości elementów. Słowo „szybkie” oznacza w praktyce okres od kilku do
kilkudziesięciu godzin zależnie od metody i zastosowanego sprzętu oraz złożoności modelu.

Stosuje się różne materiały np. o wysokiej temperaturze topnienia dla końcowego produktu i o
niskiej temperaturze topnienia jako wypełniacze separujące poszczególne części.

A) LAMINATED OBJECT MANUFACTURING

LOM (Laminated Object Manufacturing) jest to jedna z wielu technologii używanych w
Rapid Prototyping. Polega na tworzeniu modelu z warstw papieru i laminatu poliestrowego

połączonych razem.

Specjalny papier pokryty cienką warstwą
kleju zostaje podany na stół roboczy,
następnie laser wycina odpowiedni kształt

warstwy, reszta zostaje pocięta na małe
kwadraty w celu łatwiejszego usunięcia. Po

uzyskaniu odpowiedniego kształtu
warstwy, stół obniża się o grubość
warstwy i cały cykl zostaje powtórzony.

Otrzymujemy model laminowany, który
zostaje czyszczony, czasami też malowany.

NIE STOSOWANA DOTYCHCZAS DLA

WYROBÓW CERAMICZNYCH

B) STEREOLITOGRAFIA

Stereolitografia

(Stereolithography)

była

pierwszą

technologią

szybkiego

wytwarzania prototypów, zapoczątkowało ją wynalezienie dodatków do płynnych żywic, które

powodowały po naświetleniu, rozpoczęcie procesu

polimeryzacji.Polega ona na warstwowym utwardzaniu
ciekłych żywic za pomocą światła laserowego małej

mocy.

Jak to działa ?

Wiązka lasera odchylana jest przez system luster,
skanuje powierzchnię żywicy w miejscu gdzie żywica ma

być utwardzona ( ma powstać model). Proces tworzenia
warstwy modelu możemy podzielić na etapy:



Utwardzanie konturów warstwy



Utwardzanie warstwy przez tzw. kreskowanie

przekroju. W ten sposób tworzy się sztywna siatka
służąca do wzmocnienia granic i utrzymania kształtu
modelu. Gęstość i kierunek linii siatki są określane przez

użytkownika.



Wypełnienie przekroju

Po utwardzeniu warstwy następuje obniżenie platformy na której powstaje model w celu
naniesieniu kolejnej warstwy nie utwardzonej żywicy. Zgarniacz wyrównuje warstwę żywicy i

ustala grubość naniesionej warstwy.

Wykonywany model oddzielony jest od platformy podporami tworzonymi w taki sam

sposób jak model, jednak bez ruchów zgarniacza. Podpory są kształtu cienkich pionowych
pręcików zwężających się przed powierzchnią modelu, aby można było łatwo je oderwać od bryły
właściwej.

Zalety



Wysoka precyzja



powtarzalność



skomplikowane kształty

Wady



ograniczenia materiałowe



kosztowność



powolność

C) SELECTIVE LASER SINTERING (SLS)

Jedną z metod RP (Rapid Prototyping) jest SLS
(Selective Laser Sintering), ta metoda
wykorzystuje laser dużej mocy, który
spieka małe cząstki z tworzywa sztucznego,
proszków ceramicznych, a nawet metalu. Laser
selektywnie łączy sproszkowany materiał przez
skanowanie przekrojów warstwa po warstwie z
wcześniej wygenerowanego pliku. Po skończeniu
tworzenia jednego przekroju, złoże materiału
(proszku) jest obniżone o grubość warstwy, nowy
przekrój naniesiony jest na górze, a proces
powtarza się aż do zbudowania całej części.

Urządzenia SLS zazwyczaj wykorzystują laser impulsowy. Zamontowana w komorze
grzałka podgrzewa proszek nieco poniżej jego temperatury topnienia, aby ułatwić podniesienie
temperatury przez laser wybranych fragmentów, aż do temperatury topnienia.

W technologii SLS nie trzeba używać materiałów podporowych jak w przypadku technologii FDM,
ponieważ powstająca część jest cały czas otoczona nie spieczonym proszkiem.

D) LASER ENGINEERED NET SHAPING (LENS)

Jak dotąd jest to najbardziej zaawansowany proces
pod

względem

osiąganych

właściwości

mechanicznych

generowanych

części

metalowych/kompozytowych/ceramicznych
(chociaż głównie dla metali) spośród wszystkich
skomercjalizowanych procesów opartych na zasadzie
warstwowej budowy produkcji.

Proces wykorzystuje laser dużej mocy

(WADA)

skoncentrowany na podłoże w celu utworzenia
stopionego jeziorka na powierzchni podłoża. Proszek
jest następnie wstrzykiwany do basenu, aby
zwiększyć jego objętość. Głowica z proszkiem
wyrzutowym przesuwa się do tyłu i do przodu, w
zależności od geometrii pierwszej warstwy.
Po tym jak pierwsza warstwa jest zakończona, nowe
warstwy budowane są następnie się na niej, aż cały
przedmiot przedstawiony na trójwymiarowym

modelu

CAD

zostanie

odtworzony.