Powder distribution on powder injection moulding of ceramic green compacts using thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry

Poh, Leslie; Della, Christian N.; Ying, Shengjie; Goh, Cindy; Li, Yun

doi:10.1016/j.powtec.2017.12.078

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“…Normalmente os ligantes orgânicos utilizados nas formulações podem danificar as peças no processo de impressão, a alta viscosidade pode resultar em um bloqueio do bico ou empenamento do filamento, como também a dificuldade de remoção durante a sinterização, com decomposição e emissão de gases que podem causar defeitos superficiais, como bolhas e rachaduras na peça impressa (GORJAN et al, 2019). A separação do pó e do aglutinante é identificada como uma das principais causas de defeitos, neste caso, o tamanho das partículas do pó e sua distribuição são fundamentais para permitir um fluxo suave de partículas, como também um ligante ideal caracteriza uma boa fluidez no processo de impressão, interação com a partícula e facilidade de remoção (LIN et al, 2019;POH et al, 2018).…”

Section: Aditivos Para O Processamento Cerâmicounclassified

Aditivos para fabricação por manufatura aditiva de pós-cerâmicos pela técnica de filamento fundido: uma breve revisão

Faccio

Catafesta

Zorzi

2022

REVTEC

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Aditivos para fabricação por manufatura aditiva de pós-cerâmicos pela técnica de filamento fundido: uma breve revisão Additives for additive manufacturing of ceramic powders using the fused filament technique: a short review Aditivos para fabricación por manufactura aditiva de polvos cerámicos por técnica de filamento fundido: una breve revisión ResumoA fabricação por filamento fundido (FFF) é um dos métodos de fabricação amplamente utilizado por manufatura aditiva por ser simples e barato. Esta técnica de fabricação é muito usada para obtenção de objetos de materiais poliméricos com formas geométricas complexas, mas que, quando aplicada na fabricação de peças cerâmicas a partir de pós, esbarra na dificuldade de encontrar formulações adequadas, que permitam a impressão de peças com boa qualidade que ainda passarão por tratamentos térmicos posteriores, o que em geral acaba gerando defeitos, principalmente na etapa de remoção dos ligantes usados na moldagem. Assim, neste trabalho foi realizada uma breve revisão das principais técnicas de manufatura aditiva, que são utilizadas para materiais metálicos, poliméricos, cerâmicos e compósitos, para a fabricação de peças com alta complexidade geométrica. Por ser um processo de fabricação que pode ser aplicado para pós-cerâmicos, o método de fabricação por filamento fundido e as possíveis formulações que podem ser utilizadas para a impressão de peças foram o foco da revisão, em especial, a obtenção de fios por extrusão, bem como as dificuldades que normalmente ocorrem nos processos pós-moldagem, como por exemplo, na decomposição do veículo orgânico. Compreende-se, então, que estes defeitos não são eliminados totalmente na etapa de sinterização, o que reduz a resistência mecânica das peças obtidas por este método.Palavras-chave: Manufatura aditiva. Pós-cerâmicos. Fabricação com filamento fundido.

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Section: Aditivos Para O Processamento Cerâmicounclassified

Aditivos para fabricação por manufatura aditiva de pós-cerâmicos pela técnica de filamento fundido: uma breve revisão

Faccio

Catafesta

Zorzi

2022

REVTEC

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“…DSC has a wide spectrum of applications ranging from simple heat of fusion evaluation() to advanced material microstructural evolution analyses and complex chemical reaction process identification . The versatility of the DSC is vast and researchers apply it to assess: coal,() cjceass,() waste,() catalysts,() minerals,() cement,() ceramics,() alloys,() and polymers. () Applications include: gasification,() pyrolysis,() combustion,() adsorption,() desorption,() calcination,() dehydration,() thermal stability,() phase transitions,() phase diagrams,() polymer crystallization,() glass transition, curing time, and reaction kinetics …”

Section: Applicationsmentioning

confidence: 99%

Experimental methods in chemical engineering: Differential scanning calorimetry—DSC

et al. 2018

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Differential calorimetry assesses energy flow between a sample and its environment. The sample may be heated at a known heating rate (either constant or temperature modulated), or held in an isothermal environment or adiabatic environment depending on instrument and experimental design. The subset of differential calorimetry that deals with known heating or cooling rates is termed differential scanning calorimetry (DSC) and is a foundational technique to modern thermodynamics. It reports the heat flow versus temperature or time from which we calculate specific heat capacity at constant pressure, c P , enthalpy of fusion, and the heat of reaction. Moreover, it identifies how microstuctural properties evolve and thermal arrests-a characteristic of phase transitions. Heat-flux DSCs measure the temperature difference between a reference and a sample that sit on a thin two-dimensional plate. Power compensated DSCs heat reference material and the sample in independent furnaces while maintaining each at the same temperature. The Tian-Calvet DSC is similar to the heat-flux DSC, but minimizes error induced at high temperature with ring shaped thermopiles that surround the reference and the sample and in most designs incorporate the independent furnaces characteristic of heat flux DSC (three-dimensional heat flow probe). Convection and radiation energy leaks compromise accuracy above 600 • C, particularly for pan-style heat flux and power-compensated DSC, which are sensitive to heat transfer by conduction only. The Tian-Calvet DSC maximizes the signal-to-noise ratio by enveloping the sample and reference in the thermopile. Web of Science indexed 11 800 articles in 2016 and 2017 that mentioned DSC and assigned 789 to chemical engineering, which ranks it 5th after polymer science, material science, physical chemistry, and multi-disciplinary chemistry. A bibliometric analysis recognizes four research clusters: polymers and nano-composites, alloys and kinetics, nano-particles and drug delivery, and fibres.

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“…Although the SPH method has already been used in powder injection molding to describe the segregation phenomenon due to the shear deformation rate [48,49], the same phenomenon occurring due to gravity was never simulated using this numerical approach. Note that the latter segregation mode is particularly critical in low-pressure PIM [50,51]. In addition, the ability to simulate flow patterns and the velocity field in the PIM process has never been demonstrated.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Smoothed Particle Hydrodynamics Approach for Simulation of Non-Newtonian Flow of Feedstocks Used in Powder Injection Molding

Meiabadi,

Demers,

Dufresne

2023

Metals

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The present work aims to explore the ability to simulate flow patterns and the velocity field in the powder injection molding (PIM) process using the smoothed particle hydrodynamics (SPH) method. Numerical simulations were performed using the DualSPHysics platform. A feedstock formulated from 17-4 PH stainless steel powder (60 vol. % of powder) and a wax-based binder system was prepared to experimentally obtain its rheological properties that were implemented in DualSPHysics using two different viscosity models. The numerical simulations were calibrated, and then validated with real-scale injections using a laboratory injection press. During the calibration step, the feedstock flow momentum equation in the DualSPHysics code was modified and boundary friction coefficients at different injection rates were adjusted to create a frictional effect. During the validation step, these calibrated conditions were used to simulate the flow behavior into a more complex shape, which was compared with experimental measurements. Using an appropriate boundary friction factor, both the frictional effect of the boundaries and the stability of the numerical solution were taken into account to successfully demonstrate the ability of this meshless SPH method. The flow front length and feedstock velocity obtained in a complex cavity were satisfactorily predicted with relative differences of less than 15%.

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Powder distribution on powder injection moulding of ceramic green compacts using thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry

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Aditivos para fabricação por manufatura aditiva de pós-cerâmicos pela técnica de filamento fundido: uma breve revisão

Aditivos para fabricação por manufatura aditiva de pós-cerâmicos pela técnica de filamento fundido: uma breve revisão

Experimental methods in chemical engineering: Differential scanning calorimetry—DSC

Smoothed Particle Hydrodynamics Approach for Simulation of Non-Newtonian Flow of Feedstocks Used in Powder Injection Molding

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