Simulación Numérica del Sinterizado de Cerámicas de Alúmina Impresas por DLP
Autores: De Lisi, Michele; Kovacev, Nikolina; Attia, Usama M.; Essa, Khamis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulación Numérica del Sinterizado de Cerámicas de Alúmina Impresas por DLP
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Procesamiento digital de luz
Componentes cerámicos
Proceso de sinterización
Suspensión de alúmina
Modelado por elementos finitos
Densidad relativa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La tecnología de Procesamiento Digital de Luz (DLP) exhibe la capacidad de producir componentes con estructuras complejas para una variedad de aplicaciones técnicas. Se ha demostrado que el posprocesamiento de componentes cerámicos impresos aditivamente es un paso importante para determinar la resolución final del producto y las cualidades mecánicas, particularmente en lo que respecta a distorsiones y densidad resultante. El objetivo de esta investigación es estudiar los parámetros del proceso de sinterización para crear un componente cerámico casi completamente denso y libre de defectos. Se creó una suspensión de alúmina con alta carga sólida que presenta características reológicas y fotopolimerizables adecuadas para DLP. Se utilizó análisis TGA/DSC para estimar los parámetros de desmoldeo térmico. El proceso de sinterización de las piezas desmoldeadas se estudió empleando un modelo numérico basado en la teoría de termo-viscoelasticidad para describir el proceso de sinterización. El código de Modelado por Elementos Finitos (FEM) validado fue capaz de predecir la contracción y los cambios de densidad relativa durante el ciclo de sinterización, así como proporcionar información significativa sobre la forma final. Se utilizaron el principio de Arquímedes y un microscopio electrónico de barrido (SEM) para caracterizar las piezas sinterizadas y validar el modelo numérico. Se produjeron muestras con alta densidad relativa (>98.5%) y los datos numéricos mostraron coincidencias cercanas para las contracciones y densidades relativas predichas, con menos del 2% de discrepancia entre los resultados experimentales y las simulaciones. El modelo actual puede permitir predecir de manera efectiva las propiedades de las cerámicas de alúmina producidas a través de DLP y adaptarlas para aplicaciones específicas.
Descripción
La tecnología de Procesamiento Digital de Luz (DLP) exhibe la capacidad de producir componentes con estructuras complejas para una variedad de aplicaciones técnicas. Se ha demostrado que el posprocesamiento de componentes cerámicos impresos aditivamente es un paso importante para determinar la resolución final del producto y las cualidades mecánicas, particularmente en lo que respecta a distorsiones y densidad resultante. El objetivo de esta investigación es estudiar los parámetros del proceso de sinterización para crear un componente cerámico casi completamente denso y libre de defectos. Se creó una suspensión de alúmina con alta carga sólida que presenta características reológicas y fotopolimerizables adecuadas para DLP. Se utilizó análisis TGA/DSC para estimar los parámetros de desmoldeo térmico. El proceso de sinterización de las piezas desmoldeadas se estudió empleando un modelo numérico basado en la teoría de termo-viscoelasticidad para describir el proceso de sinterización. El código de Modelado por Elementos Finitos (FEM) validado fue capaz de predecir la contracción y los cambios de densidad relativa durante el ciclo de sinterización, así como proporcionar información significativa sobre la forma final. Se utilizaron el principio de Arquímedes y un microscopio electrónico de barrido (SEM) para caracterizar las piezas sinterizadas y validar el modelo numérico. Se produjeron muestras con alta densidad relativa (>98.5%) y los datos numéricos mostraron coincidencias cercanas para las contracciones y densidades relativas predichas, con menos del 2% de discrepancia entre los resultados experimentales y las simulaciones. El modelo actual puede permitir predecir de manera efectiva las propiedades de las cerámicas de alúmina producidas a través de DLP y adaptarlas para aplicaciones específicas.