Original title: Optimalizace odstraňování pojiv těles připravených 3D tiskem nízkoplněných fotocitlivých keramických suspenzí
Translated title: Optimization of a debinding procedure for objects prepared by 3D printing of the low loaded photopolymeric ceramic suspensions
Authors: Rotter, Marek ; Roleček, Jakub (referee) ; Spusta, Tomáš (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2023
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Projekční stereolitografie (DLP) je jednou z metod aditivní výroby, která se využívá pro zhotovení keramických těles. Nejdůležitější částí uvedeného výrobního procesu je odstraňování polymerního pojiva, které slouží k řízenému odvodu organických aditiv z vyráběného tělesa do okolního prostředí, kdy se snažíme předejít tvorbě prasklin a defektů. Za účelem přípravy vzorků s maximální hustotou a minimem defektů, byla provedena optimalizace procesu na odstraňování pojiva s využitím zelených těles připravených ze suspenze s plněním 33,6 obj.% ZrO2. Vzorky o rozměrech 14x14x15 mm byly rozděleny do devíti sad podle režimů odstraňování pojiva, které se lišily rychlostí ohřevu (tři rychlosti) a použitou atmosférou (vzduch, dusík, vakuum). Každá sada obsahovala šest vzorků lišící se tloušťkou stěny (1,0 mm, 1,5 mm, 2,0 mm, 2,5 mm, 3,0 mm a 4,0 mm), tedy 54 vzorků celkem. Režimy byly charakterizovány na základě analýz hmotnostních úbytků po odstraňování pojiva, po slinování a celkových hmotnostních úbytků, dále vizuálním pozorováním defektů, stanovením relativní hustoty a porozity a velikostí smrštění jednotlivých vzorků. Nejoptimálnějším režimem pro odstraňování pojiva byl stanoven cyklus ve vakuu trvající 12 hod 30 min. Průměrná relativní hustota získaných vzorků dosahovala 98,4 ± 0,1 % a tvrdost HV1 činila 1366 ± 17. Smrštění v příčném směru dosahovalo hodnoty 28 %, respektive 29 % ve směru tisku. Rovněž zvoleným cyklem lze vyrábět tělesa o tloušťce 1 – 3 mm s přihlédnutím na eliminaci koncentrátorů napětí. Digital Light Processing (DLP) is one of the additive manufacturing methods suitable for preparing ceramic objects. The most important part of this manufacturing process is debinding, which eliminates cracks and defects due to the controlled transport of organic additives from inside to outside. Optimization of the debinding procedure of green bodies from suspension with loading 33.6 vol.% ZrO2 was accomplished for obtaining samples with maximal density and minimum defects. Samples with dimensions 14x14x15 mm were divided into nine groups with unequal debinding procedures. Each group has different heating rates (three heating rates) and atmosphere types (air, nitrogen, vacuum). The group contains six samples with wall thicknesses of 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, 3.0 mm and 4.0 mm. Overall 54 samples were obtained. Evaluation of debinding groups included mass loss after debinding, after sintering and whole mass loss, visual observation of defects, calculation of relative density and porosity and shrinkage of samples. The most optimal debinding procedure takes 12 hours 30 min and it was performed under a vacuum. The average relative density of prepared samples was 98.4 ± 0.1 % and hardness HV1 was 1366 ± 17. Shrinkage in the cross-sectional direction reached 28 %, respectively 29 % in the printing direction. If stress concentrators are eliminated, this cycle provides good samples with 1 – 3 mm thick walls.
Keywords: additive manufacturing; debinding; DLP; low-loaded photosensitive ceramic suspension; Optimization; aditivní výroba; DLP; nízko plněné fotocitlivé keramické suspenze; odstraňování pojiva; Optimalizace

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/212417

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-530666


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses