Yoğunluk ve viskozite kritik parametreler 3D çimento baskısında, doğrudan etki ettikleri için basılabilirlik, yapısal bütünlük, ve katman yapışması Basılı materyalin. Bu parametrelerin çevrimiçi izlenmesi, sağlam bir gerçek zamanlı kontrol ve kalitenin sağlanması için önemlidir.
Şekil 1: 3D Çimento Baskısı [1]
İçerik Tablosu
- Giriş
- Çimento Katkı Maddesi Üretim Süreci
- Süreç ve İzleme Zorlukları
- Rheonics Hat İçi Yoğunluk ve Viskozite Sensörleri
1. Giriş
Katmanlı üretim yıllar içinde önemli ilerlemeler kaydetti ve aşağıdaki gibi farklı endüstrilerde önem kazandı: 3D çimento veya beton baskı (3DCP). Ayrıca şöyle bilinir beton katkı imalatı, çimentolu malzemeler kullanılarak yapıların otomatik olarak katman katman inşa edilmesini sağlayan son teknoloji ürünüdür. Kalıp ve büyük el emeği gerektiren geleneksel beton inşaatın aksine, 3D baskı doğrudan çimento esaslı karışımları ekstrüde eder önceden programlanmış bir dijital modeli izleyerek, iyi bilinen polimer 3D baskılarından çok da farklı olmayan. Bağlayıcı püskürtme ve malzeme püskürtme gibi farklı 3DCP teknolojileri mümkündür, ancak ekstrüzyon baskın yöntemdir. Bu teknoloji, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli avantajlar sunar: azaltılmış malzeme israfı, daha hızlı inşaat süreleri ve daha fazla tasarım esnekliğiAncak bunu başarmak için, şunun anahtarıdır: malzeme bileşimini, ekstrüzyon parametrelerini ve kürleme koşullarını izleyin ve optimize edin üniforma sağlamak baskı yapılabilirlik, malzeme tutarlılığı, katmanlar arasında doğru bağlanma, çevresel kontrol, vb.
Bu makale, 3 boyutlu çimento baskısında viskozite ve yoğunluk gibi temel parametrelerin önemini ve bunun nasıl gerçekleştirileceğini vurgulamaktadır. Rheonics Sensörler, izleme ve kontrol için gerçek zamanlı hat içi ölçüm olanağı sağlar.
PERI 3D İnşaat Baskısı: Almanya'daki ilk 3D baskılı konut binası – [1]
2. Çimento Katkı Maddesi Üretim Süreci
Geniş bir bakış açısıyla, 3 boyutlu çimento baskı süreci aşağıdaki adımlara ayrılabilir [2]:
Ön karışım
Ön dozajlama malzemeleri, 3DCP için özel olarak geliştirilmiş çimento elde etmek için karıştırılır. Bu genellikle çimento, kum, katkı maddeleri ve bazen mukavemeti ve işlenebilirliği iyileştirmek için lifler içerir. Birkaç şirket bu ön karışımlı malzemeyi halihazırda 3D çimento baskısı için hazır olarak sunmaktadır. İlk geliştirmeler, ekstrüzyondan sonra yüksek bir akma gerilimi sağlamak için kalınlaştırıcı maddeler kullanırken, son geliştirmeler, geciktirici etkisini etkisiz hale getiren ve daha hızlı ayar süreleri sağlayan hızlandırıcılarla birlikte, pompalama işlemi sırasında taze malzemenin ayarlanmasını önlemek için geciktiriciler kullanır.
Karıştırma
Kuru malzemenin çoğunlukla su eklenerek nemlendirilmesi işlemi. Karıştırma, partiler halinde veya sürekli bir işlemle yapılabilir. Bazı işlemler, kullanılan sıvıya bağlı olarak farklı amaçlar için ekstrüzyondan hemen önce ikinci bir karıştırma aşaması kullanır.
Transfer
Betonun taşınması normalde kademeli boşluk pompalarının kullanımını gerektirir, burada pozitif deplasmanlı piston pompalarının da kullanıldığını görebilirsiniz. Herhangi bir başarılı baskı işlemi için sürekli taze beton malzemesi tedariki esastır. Genellikle amaç, baskıda sık sık durmaları önlemek ve hızın malzemenin maksimum dikey yapı hızını aşmamasıdır.
Ekstrüzyon, 3D çimento baskısında kritik bir adımdır ve normalde 3 yönde hareket edebilen ve önceden programlanmış bir dijital modeli izleyen bir robotik kol veya gantry sistemine monte edilmiş bir nozul veya kalıptan malzemenin ekstrüde edilmesinden oluşur. Her katman bir öncekiyle bağ kurarak yapıyı kademeli olarak oluşturur. Nozullar pasif nozullar veya kontrollü biriktirme vidalı nozullar olabilir. İlki, ekstrüzyonu taşıma pompalama sisteminin kendisi tarafından gerçekleştirirken, ikincisi, akış kontrolünde daha yüksek hassasiyet sağlayan, malzemeyi doğrudan ekstrüde etmek için bir besleme vidasına sahip açık bir hazneye sahiptir.
3. Süreç ve İzleme Zorlukları
Betonun akışkan davranışı, reolojik özelliklerinin izlenmesinde birçok zorluk yaratır. Betonun bir akma gerilimi vardır; bu, betonun belirli bir kesme gerilimi altında katı gibi davrandığı, bu kesme gerilimi aşıldığında ise akışkan gibi davrandığı anlamına gelir. Ayrıca, pompalama sırasında yüksek akışkanlığa, ekstrüzyondan sonra şeklini koruyabilmesi için de yüksek sertliğe ve belirli bir mukavemete ihtiyaç vardır.
Viskozite, bir sıvının akışkanlığa karşı direncini ve kıvamını gösterirken, yoğunluk, sıvının homojen karışımının (örneğin su-çimento oranı) bir göstergesi olarak kullanılır ve bu da mukavemeti, basılabilirliği ve priz süresini etkiler. Genellikle, aşağıdakileri belirlemek için viskozite ve yoğunluk takibi gereklidir:
- Basılabilirlik (biriktirmeden sonra korunan şekil, desteklenen katman sayısı)
- Malzeme gücü
- Baskı kalitesi
- Kurutma büzülmesi
- Ekstruderde sıkışmayı önleyin
3 boyutlu beton baskı sürecinde malzeme özelliklerinin izlenmesinin yanı sıra baskı parametrelerinin ve kürlenme koşullarının bilinmesi de önemlidir.
4. Rheonics Hat İçi Yoğunluk ve Viskozite Sensörleri
Rheonics betonun gerçek zamanlı izlenmesi için hat içi proses yoğunluğu ve viskozite ölçerleri sunmaktadır.
Rheonics SRV Hat İçi Viskozimetre:Bu sensör geniş bir viskozite ve sıcaklık aralığını gerçek zamanlı olarak ölçer ve karıştırma işlemlerini izlemek için tanklara ve akan sıvının sürekli ölçümü için boru hatlarına monte edilmeye uygundur. Rheonics SRV özellikle yüksek hızlı karıştırma prosesleri için uygundur ve sıvıdaki kabarcıkların varlığından veya dış titreşimlerden etkilenmez.
Rheonics SRD Hat İçi Yoğunluk ve Viskozite Ölçer: Bu sensör gerçek zamanlı olarak yoğunluğu, viskoziteyi ve sıcaklığı ölçer. Sabit karıştırma hızına sahip boru hatlarına ve tanklara kurulum için en uygunudur. SRD, ölçümlere yoğunluk ekleyerek daha fazla sıvı konsantrasyonu hesaplamasına olanak tanır, ancak SRV ile karşılaştırıldığında daha dar bir ölçüm viskozite aralığına sahiptir ve yüksek kabarcık konsantrasyonu, yoğunluk ölçümü nedeniyle okumalara gürültü ekleyebilir. SRD, harici titreşimlerden etkilenmez.
Belirli kurulum gereksinimlerine uyacak şekilde birden fazla SRV ve SRD (Tip-SR) sensör probu sunulmaktadır. Ziyaret edin SRV Viskozimetre Çeşitleri ve SRD Yoğunluk ve Viskozite Ölçer Çeşitleri.
Montaj
Beton, karıştırma sırasında eklenen esas olarak su ve genellikle silika dumanı, uçucu kül, cüruf vb. gibi ince parçacıklardan oluşan granül bir sıvıdır. Bileşimi ve yaygın aşındırıcı özellikleri nedeniyle, Rheonics Betonun viskozitesini ve yoğunluğunu Tip-SR sensörlerle ölçmek için bir sonraki kurulum gereksinimine sahiptir.
- Sweep Dirsek Montajı
Rheonics algılayıcı uzun yerleştirme probları (Tip-SR-X5) dirsek montajında beton hat içi ölçümler için çok iyi bir çözümdür. Dirsek montajı sıvının sensör probunun algılama elemanına paralel veya eksenel olarak gelmesini sağlarken, uzun yerleştirme tasarımı algılama elemanını sıvı akışının duvara yakın olmaktan daha tutarlı olduğu hatta daha uzağa yerleştirir. Bu, algılama elemanının her zaman temiz kalmasını sağlar (akış onu temiz ve herhangi bir tortudan uzak tutar).
Uzun bir yerleştirme probu ile, istemci yerleştirme uzunluğunu (A) ve işlem bağlantısını (B) tanımlayabilir. Sonraki tablo, dişli bir bağlantı NPT 1.25” ve bir elbolet kullanan yaygın bir çözümü göstermektedir.
Süpürge dirseklerde daha fazla montaj örneğini makalemizde bulabilirsiniz: Tip-SR Viskozite ve Yoğunluk Ölçerlerin Süpürme Dirseklerine Takılması
- Kurulum ile Rheonics Stargate
SRV veya SRD Stargate (SG) çeşidi, probun düz bir çizgide merkeze yerleştirilmesini sağlayan bir wafer hücre tasarımına sahip olduğundan, prob üzerindeki tortuları ve yükleri en aza indiren yüksek viskoziteli ve yüksek hızlı akışkanlar için uygundur.
MKS avantaj Stargate kurulumunun en önemli özelliği, en az kirlenmeye sahip olması ve prob üzerindeki aşınmayı azaltabilmesidir. Bu kurulum için ana husus, işleme bağlanmak için adaptör gereksinimidir. Rheonics babalar gününe özelleştirilmiş ve kişilleştirilmiş Tri-Clamp genellikle çimento veya beton uygulamaları için uygun olmayan adaptörler. Bu nedenle, müşteri Stargate'in mekanik arayüz çizimlerini takip ederek onu işleme uyarlamalıdır.
- Dikey Kurulum
Dik bir kurulum, probu sıvının akışına 90° açıyla yerleştirir. Bu kurulumun en büyük avantajı basitliğidir. Normalde, bir Rheonics dişli bağlantılı sensör probu (G1/2 veya NPT 3/4”) kullanılır ve montaj için bir weldolet gerekir (HAW-12G-OTK or WOL-34NL). Bu, karıştırma işleminden sonra, hortumlar arasında veya ekstrüzyon kalıbından veya baskı kafasından hemen önce yapılan kurulumlar için uygun olabilir.
Ancak bu kurulum, probun etrafında algılama elemanını kaplayabilen ve dolayısıyla sensör okumalarını etkileyebilen tortulara veya birikmelere eğilimlidir. Sıvı tortuları, çimento veya beton gibi yüksek viskoziteli sıvılar için yaygındır. Müşteri, tortuya eğilimli bölgelerden (ölü bölgeler) kaçındığından ve tortular oluşursa probu temizlediğinden emin olmalıdır.
5. Kurulumla ilgili hususlar
Aşınma ile Aşınma
Beton uygulamaları, sıvının probun yüzey malzemesi üzerindeki erozyon etkileri nedeniyle sensör problarını aşınmaya maruz bırakabilir. Bu durumlarda, probların belirli bir süre sonra değiştirilmesi gerekir. Kullanıcıların yalnızca yeni bir prob talep etmesi gerekirken, sensör kablosu ve elektronik aksam yerinde tutulur. Bu koşullarda probun ömrü akış hızına, sıvıdaki parçacıklara, görev döngüsüne vb. bağlıdır. Bunu önceden tahmin etmek mümkün değildir ancak Rheonics Sensörler, aşınma seviyesini kullanıcıya gösterecek ve değiştirme gerektiğinde uyarı verecek şekilde yapılandırılabilir.
Islanan Malzeme
Rheonics çimento için sensör probları Paslanmaz Çelik 316L malzemeden sunulmaktadır. Prob malzemeleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın: Rheonics viskozimetre yoğunluk malzeme kimyasal uyumluluk
Akış hızı sınırı
Rheonics SRV ve SRD probları 10 m/s'ye kadar akış hızlarıyla uyumludur. Dirsekte paralel kurulum, akış hızının problar üzerindeki etkisini azaltır ancak bu aralıktaki hızlar yine de okumalara çok fazla gürültü katabilir. Daha fazla bilgi için Yüksek viskoziteli ve hızlı sıvılar için Tip-SR problar.
Sıvıdaki parçacıklar
Ölçülen sıvıdaki parçacıkların varlığı, prob üzerindeki aşınma etkileriyle bağlantılıdır. Normalde, mikron mertebesindeki yumuşak parçacıklar sensör ölçümünü etkilemez. Bunlar yalnızca sensör elektroniği tarafından filtrelenebilen okumalarda gürültüye neden olabilir. Milimetre veya santimetre mertebesindeki daha büyük veya sert parçacıklar okumalarda çok yüksek seviyede gürültü yaratabilir veya hatta proba zarar verebilir, bu nedenle bu parçacıklardan kaçınılmalıdır.
Referanslar
[1] PERI 3D İnşaat Baskısı: Almanya'daki ilk 3D baskılı konut binası (EN)
[2] https://kth.diva-portal.org/smash/get/diva2:1814422/SUMMARY01.pdf
[3] PCM EcoMoineau™ C çok amaçlı paslanmaz çelik ilerici boşluk pompası
[4] Çözüm | COBOD International
[5] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452321618300714
