آیا می دانید اکسترودر ECC چیست؟
آیا با متریال ECC یا کامپوزیت سیمانی مهندسی شده به عنوان متریال مصرفی در پرینترهای سه بعدی آشنایی دارید؟
اگر به دنبال یافتن پاسخ های مناسبی برای سوالات بالا هستید، ما در این مقاله سعی کرده ایم که به آن ها پاسخ دهیم. تیم ژئومارس به شما پیشنهاد می کند برای آشنایی بیشتر با اکسترودر ECC و روش کار آن تا انتهای مقاله را مطالعه کنید.
کامپوزیت سیمانی مهندسی شده یا ECC چیست؟
پیش از آنکه به معرفی اکسترودر ECC بپردازیم، ابتدا مفهوم ECC را بیان خواهیم کرد.
بتن عمدتا دارای ضعف‌های متعددی مانند رفتار ترد و شکننده، مقاومت کششی پایین، توسعه ترک‌ها، ظرفیت کرنشی بسیار کم در حدود 01/0 و نیز شکل پذیری بسیار پایین است. محققین با انجام آزمایشاتی متوجه شدند که اضافه کردن الیاف میکرو به ماتریس بتن می‌تواند این ضعف‌ها را بهبود بخشد؛ به طور مثال می‌تواند ظرفیت کرنش کششی آن را تا حدود صدها برابر افزایش دهد و نیز از گسترش و باز شدن ترک‌ها که باعث شکست ناگهانی بتن می‌شود، جلوگیری کند.
به محصول ایجاد شده با ویژگی‌های نامبرده که از اصول مکانیک شکست در طرح اختلاط تبعیت می‌کند، کامپوزیت سیمانی مهندسی شده یا ECC (Engineered Cementitious Composites) گفته می‌شود. ECC که با نام بتن انعطاف پذیر نیز شناخته می‌شود، بر پایه سیمان بوده و به آسانی می‌تواند به هر شکل دلخواهی درآورده شود. ظرفیت کرنشی این ماده در حدود 3-7 درصد می‌باشد.
همانطور که می‌دانید استفاده از پرینترهای سه بعدی بتنی و ساخت سازه های معماری و عمرانی روز به روز در حال گسترش است. پرینت سه بعدی بتن به دلیل نیاز به تقویت فولادی و دیگر ضعف‌های ساختاری بتن، چالش‌هایی را برای استفاده از چاپگرهای بتنی ایجاد کرده است. استفاده از پرینتر و اکسترودرECC یا همان کامپوزیت‌های سیمانی مهندسی شده می‌تواند نویدبخش دستیابی به ساختاری با دوام، یکپارچه، قابل اعتماد و بدون نیاز به تقویت فولاد باشد.
پرینتر سه بعدی و اکسترودر ECC
همانطور که در بخش قبل گفته شد، با توجه به ویژگی‌های منحصربه فرد ECC به عنوان یک ماده برای روش‌های نوآورانه تولید بتن مانند پرینت سه بعدی بتن مبتنی بر اکستروژن، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. استفاده از اکسترودر ECC می‌تواند ماهیت استفاده از بتن در ترکیب با آرماتورهای فولادی را بی اهمیت کند و به صورت کلی یک راه حل جدید و جذاب برای مسائل مربوط به عدم سازگاری پرینت سه بعدی با تقویت فولاد و عدم استحکام ساختاری ارائه نماید.
استفاده از روش اکسترود ECC و ایجاد ویژگی خود تقویت‌کنندگی ذاتی مواد، نیاز به مراحل پردازش اضافی را از بین می‌برد و به دلیل مجهز بودن به جذب انرژی ضربه‌ای برای سازه‌های چاپی بسیار باریک مناسب هستند.
روش اکسترودECC
در پرینت سه بعدی ECC رشته‌ای از ملات سیمانی معمولا با یک ابعاد مقطع مشخص به صورت مستطیلی و یا دایره‌ای از طریق نازل رباتیکی متحرک اکسترود می‌شود. اکسترود ECC به صورت رشته‌های لایه به لایه در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند تا شی موردنظر ایجاد گردد. اکسترود مواد ECC معمولا در سه جهت اصلی یعنی موازی با جهت چاپ، عمود بر جهت چاپ و نیز عمود بر صفحه چاپ انجام می‌شود و در برخی از موارد می‌تواند تنها در یک جهت عملیات چاپ انجام گیرد.
مراحل پرینت سه بعدی اکسترودر ECC به صورت زیر است:
- مخلوط کردن: عملیات مخلوط کردن اجزای خشک، آب و مواد افزودنی
- پمپاژ: ایجاد فشار برای پمپ مواد و انجام فرآیند اکستروژن
- انتقال: انتقال مواد از پمپ تا نازل دستگاه پرینتر سه بعدی
- اکسترود کردن: فرآیند اکسترود کردن رشته‌های مواد از طریق نازل چاپ به صورت رباتیکی
- ساخت: فرآیند اتصال لایه‌ها به یکدیگر در جهت پرینت شی مورد نظر بدون استفاده از قالب
- پخت: تغییر حالت رشته‌ها به حالت جامد از طریق واکنش‌های شیمیایی
- سخت شوندگی: آخرین مرحله چاپ پس از پخت و ایجاد یک جسم چاپی
