Серебряная ёлочка 2.0
Наконец-то добился действительно зеркально-блестящего химического серебрения!
Более подробно +второй тип серебряной ёлочки: Новогодний авторский контент. На этот раз про серебряные ёлочки двух типов
Наконец-то добился действительно зеркально-блестящего химического серебрения!
Более подробно +второй тип серебряной ёлочки: Новогодний авторский контент. На этот раз про серебряные ёлочки двух типов
Поперечные макрошлифы наплавленных стенок
Развитие современной промышленности предъявляет все большие требования к уровню свойств материалов. Для изготовления ответственных изделий различного назначения, таких как силовые кронштейны, завихрители воздуха в автомобилях, все чаще применяют сплавы из высоколегированных сталей и специальных конструкционных сплавов. Применение слоистых материалов может повысить их эксплуатационные характеристики, однако, их получение обычно сложное и дорогое. 3D наплавка – наиболее доступный и менее затратный способ получения слоистых металлических конструкций. Ученые Пермского Политеха предложили технологию изготовления изделий, когда кроме 3D наплавки одновременно создается химический состав материала и его структуры. Исследование позволит формировать конечные свойства изделия, которые ранее были недостижимы.
Статья с результатами опубликована в журнале «Russian Engineering Research», 2023 год. Работа и эксперименты по наплавке выполнены в рамках гранта Российского научного фонда № 21-79-00237.
Известные способы получения слоистых и композиционных металлических материалов имеют свои преимущества и недостатки. К общим недостаткам относятся высокая трудоемкость и стоимость получения изделий, использование дорогого и труднодоступного оборудования. Оптимальным методом получения таких материалов является аддитивное послойное выращивание с помощью проволочно-дуговой наплавки.
Для повышения механических характеристик стали в ее состав вводят дополнительные добавки, например, хром, титан, кремний, марганец, никель. Так получается легированная сталь, которая сочетает в себе различные свойства, например, стойкость к коррозии, прочность, пластичность. Политехники предлагают сформировать химический состав металлического изделия во время его 3D выращивания из разных сталей.
Ученые провели эксперимент с двумя материалами – 307 Lsi и 30ХГСА, которые отличаются различной системой легирования, большим содержанием углерода и достаточным количеством хрома. Это повышает стойкость материала к коррозии, увеличивает его твердость и не дает металлу разрушаться при высоких температурах. Такие стали используются в разных отраслях промышленности, в том числе авиа и машиностроении.
Эксперимент заключался в наплавлении двух металлических стенок из выбранных материалов двумя разными методами. Первую стенку ученые получили путем двухдуговой наплавки, с равной пропорцией материалов. Одновременно два электрода из двух видов сталей наплавляли изделие при регулируемой подаче. Вторую стенку изготавливали с помощью однодуговой попеременной наплавки каждого из материалов, при равном соотношении.
– Для детального рассмотрения мы изучили структуру и свойства полученных образцов. На стенке, наплавленной при первом режиме, наблюдается монолитная однородная структура без ярко выраженных границ между материалами, на втором образце данная граница хорошо отслеживается. Средний химический состав образцов также значительно отличается, – поделился научный руководитель лаборатории методов создания и проектирования систем «материал-технология-конструкция» ПНИПУ, кандидат технических наук Сергей Неулыбин.
Чтобы определить, как различные технологии наплавки влияют на прочностные характеристики образцов, политехники провели механические испытания. Выяснено, что материал, наплавленный в двухдуговом варианте, обладает более высокой прочностью, чем образец, полученный послойной наплавкой. Прочность изделия на 25% больше, чем у стандартных значений прочности для материала 30ХГСА.
Технология ученых позволит создавать металлические изделия 3D способом с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Для машиностроительной промышленности предложенный метод поможет изготавливать детали из высоколегированных сталей со всеми необходимыми свойствами – высокая прочность, устойчивость к коррозии, пластичность, твердость. Исследование повысит технологический суверенитет страны в области цифровой промышленности.
Wabo — это нарукавники, созданные из пластиковых отходов от 3D-печати.
Ежедневно в океан попадает восемь миллионов кусочков пластика. Многие бренды используют бесполезные «устойчивые» методы производства, которые больше связаны с маркетингом, чем с углеродной-нейтральностью. Но есть компании, которые действительно учатся делать что-то из пластиковых отходов, которые они производят.
Многопрофильная дизайнерская студия Uido Design — это компания известная своим обширным каталогом продуктов для 3D-печати.
«Мы действительно хотим сделать что-то хорошее для планеты — говорит Uido Design, — и единственные отходы, которые производит наша компания — это кусочки пластика, поэтому мы начали думать о том, что мы можем сделать с ними и как мы можем превратить их в новый и интересный продукт».
Дизайнер Лаутаро Лусеро придумал выход. Пластиковые отходы измельчают на кусочки и формируют из них 6-миллиметровые пластины, которые затем разрезаются и превращаются в доски для гребли в волнах.
Хоть нарукавники ни в коем случае не являются продуктом первой необходимости, они представляют собой интересный способ сделать из отходов что-то, что можно и нужно будет использовать.
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.
Отработанное растительное масло из McDonald's преобразовали в смолу для 3D-печати с высоким разрешением.
Исследователи из Университета Торонто в Скарборо сделали более экономичным производство смолы для 3D-печати. Изготовленный из нее пластик является биоразлагаемым.
«Причины, по которым пластмассы представляют собой проблему, заключаются в том, что природа создавалась не для работы с химическими веществами, которые придумал человек», — говорит Андре Симпсон, профессор факультета физических наук и наук об окружающей среде Университета Скарборо, разработавший смолу в своей лаборатории.
«Мы используем то, что по сути является натуральным продуктом - в данном случае жиры из растительного масла».
Симпсон обнаружил, что молекулы, используемые в коммерческих смолах, были похожи на жиры, содержащиеся в кулинарных маслах, что заставило его задуматься о том, можно ли создать смолу с использованием отработанного кулинарного масла.
В своих исследованиях команда акрилировала отработанное растительное масло в лабораторном процессе, используя около одного литра для получения 420 миллилитров смолы. Добавление фотоинициатора подготовило продукт для использования на коммерческом 3D-принтере.
Затем смолу использовали для печати пластиковой бабочки, которая была структурно и термически стабильной.
«Мы обнаружили, что отработанное растительное масло McDonald's обладает отличным продуктом в качестве смолы для 3D-печати», - сказал Симпсон, химик-эколог.
Обычные смолы с высоким разрешением могут стоить более 525 долларов за литр, потому что они получены из ископаемого топлива и требуют нескольких этапов производства. Все, кроме одного из химических веществ, используемых для изготовления смолы в лаборатории Симпсона, могут быть переработаны, что означает, что их можно сделать всего за 300 долларов за тонну, что дешевле, чем у большинства пластмасс.
Еще одним ключевым преимуществом является биоразлагаемость. Исследователи обнаружили, что при захоронение напечатанного материала из смолы в почве, за две недели он потерял 20 процентов веса.
«Если вы закопаете его, микробы начинают его разрушать, потому что по сути это просто жир», - говорится в заявлении Симпсона.
Метод FDM обладает средним пространственным разрешением (как правило, 0.1 - 0.2 мм) и обеспечивает возможность изготовления деталей разной формы и уровней сложности. Огромные возможности 3D-печати делают ее весьма перспективной технологией в образовании и науке. Штучное изготовление уникального лабораторного оборудования, наглядных пособий, макетов, моделей (в том числе работающих механизмов с движущимися частями) – все это осуществимо даже широкодоступным методом FDM-печати.
Спиральный канал с креплением, выполненный из двух различных полимеров за один сеанс 3D печати с помощью двух экструдеров, работающих синхронно. Показаны готовые изделия и трехмерная модель.
Шаростержневая модель молекулы, выполненная методом FDM печати из пластика PLA. Для получения более высокого качества модель изготавливалась по частям с последующей сборкой.
Высокая химическая стойкость некоторых полимеров (таких как полипропилен, нейлон, полиэтилентерефталат) в комбинации с методом FDM-печати хорошо подходят для изготовления небольшого химического лабораторного оборудования и химико-технологических лабораторных установок. Однако, действительно мощный потенциал 3D-печати раскрывается не при изготовлении стандартного лабораторного оборудования, которое можно купить, а при создании специальных изделий, таких как химические реакторы, смесители и другие элементы химических установок, разработанных внутри лаборатории для уникальных экспериментов.
Технология послойного направления -- достаточно зрелая, чтобы воспроизводить даже тонкие детали небольшого химического оборудования. Например, на рисунке приведена фотография смесителя с тремя входными и одним выходным патрубками. Диаметр внутренних каналов этого смесителя всего лишь 2 мм. Хорошо видны конические насечки на входных патрубках, причем высота этих насечек составляет 0.5 мм. Для увеличения эффективности смешивания внутри центрального выходного канала сделано миниатюрное винтовое ребро.
Смеситель-тройник в рабочей камере 3D-принтера, выполненный из полиэтилентерефталата
Смеситель и зигзагообразный микрореактор, выполненные из PET
3D-печать способна значительно ускорить экспериментальные химические исследования, потому что дает возможность изготовления даже сложного многокомпонентного химического оборудования прямо в лаборатории без существенных материальных затрат. Это касается как фундаментальных химических исследований, так и химико-технологических проектов. Для химической технологии 3D-печать предоставляет поистине уникальные возможности за короткий срок изготавливать серии реакторов или другого оборудования с различными конструкционными параметрами для поиска оптимального решения. Затраты на изготовление даже целых серий изделий методом FDM-печати несущественны по сравнению со стоимостью коммерческого лабораторного оборудования. Уже сейчас эта технология может выступать полноценным инструментом в создании научного химического оборудования