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3D喷墨打印用墨水粘度测定点击次数:158 发布时间:2018-12-24

1 3D喷墨打印简介

3D喷墨打印技术是根据喷墨打印机的工作原理,在数字信号的激励下使喷嘴腔室中的液体(成型材料)在瞬间形成液滴,并以一定的速度和频率从喷嘴中喷出,并按指定路径逐层固化成型,终得到3D物体的快速成型技术。3D打印成型技术具有成型速度快、设备操作简单、适合办公室环境、可多相实体结构成型等特点,相对于一般意义上的快速成型方法,具有精度高、周期短、设备针对面宽和环境友好等特点,在快速建模,医药组织工程,生物制药等领域,已显示出强大的发展潜力。

 

02 3D打印墨水粘度测量的意义

3D喷墨打印的操作方法为:先根据实体3D 扫描(或设计)得到的3D-CAD 模型,按照一定方法将该模型分割为一系列单元,通常是在Z轴方向将分截成一定厚度的二维薄层,由程序控制产生喷射指令,逐层喷射固化堆砌后,得三维实体的器件。在3D 技术不断发展的今天,用于喷墨打印的墨水成为制约其进一步发展的首要因素。

 

3D喷墨打印的墨水由成型材料(金属粉末、陶瓷材料、石膏、塑料、复合材料等)以及与之匹配的粘结溶液以及后处理材料组成。粘度是反映墨水稳定性、流动性、产品质量以及是否适合喷墨打印的重要参数。3D喷墨墨水材料的粘度过高,会阻塞喷墨设备的喷嘴,造成设备损耗,增加使用期间的维护费用;高粘度的墨水在喷嘴处形成的墨滴体积也较大,会导致图案分辨率随之降低,还会直接影响到粉末层的渗透效果。3D喷墨墨滴体积越小,打印机分辨率越高,喷墨后所得实物就越细致,但是墨水粘度过低,则会导致滴落在介质表面铺展的形状不易控制,喷墨实物结构松散等状况。因此,制备出色彩度好、稳定性高、流变特性好、粘度适中的墨水对3D喷墨打印技术的发展至关重要。

 

03 3D墨水粘度测定

本文使用DV3T标准粘度计配套超低粘度适配器ULA(如图1所示)测量一种3D喷墨打印墨水的粘度。帮助用户建立3D喷墨打印墨水的生产及制备工艺过程中产品质量控制的粘度测试方法。

图片1.png

 

 

TC-650 AP水浴循环系统用于控制样品温度(测试温度为25℃),Rheocalc T软件连接主机,进行程序编辑及数据采集,绘制粘度变化曲线。量取16mL已配置好的3D喷墨打印墨水于ULA的样品杯中,将转子缓慢浸没至样品中,然后连接粘度计主机和TC-650 AP水浴循环系统。在Rheocalc T 软件上编辑相应的测试程序,待样品温度稳定后开始测量。

图片2.png

 

选择“Multi Point”模式进行数据采集,在2 min的测试时间内总共采集了12个数据点,观察测试过程中数据读取及温度控制的稳定性。根据图2可知,使用水浴控温时,测试稳定性非常好,温度保持在25±0.01℃,12个数据点的粘度值均为20.19 cP,标准偏差仅为0.03%。

 

ULA适配器专为超低粘度测试而设计,测试下限可达1 cP;ULA测试所需样品体积仅为16 mL,可有效节约测试成本,提升测试效率;ULA使用同轴圆柱型转子及配套的样品杯,可以计算剪切率和剪切应力,得到jue对粘度。TC系列循环水浴系统的控温精度zui高可达0.01℃,为粘度测试提供准确及稳定的温度条件。

 

04应用概述

作为世界上zui知名的粘度计/流变仪生产商之一,Ametek-Brookfield一直致力于为广大用户提供质量稳定可靠,测量度高,测量重复性好的产品。Brookfield粘度计的测量精度可以达到全量程测量范围的±1%,重复性可以达到±0.2%。针对不同行业的粘度测试需求,提供个性化的解决方案,适应各种行业用户的分析需求。

 

RST 流变仪可以进行全面的流变学测试,在质量控制和研发领域均可进行的流变分析。RST系列流变仪具有控制剪切率和剪切应力两种模式,尤其适合于测量非牛顿流体在稳态流动下的粘度、流变曲线等特性。另外,它还可以测量非稳态剪切流动和蠕变状态下的粘弹性、屈服应力以及触变性等流变特性。

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