أهمية ريوولوجيا البوليمر في تصنيع المواد بالتشكيل الإضافي: ربط فيزياء العملية بخصائص الطباعة

إن التقدم الأخير في مجال التصنيع الإضافي (AM) أو الطباعة ثلاثية الأبعاد قد جذب اهتمامًا كبيرًا نظرًا لإمكاناته في استبدال تقنيات التصنيع التقليدية المكلفة والتي تستغرق وقتًا طويلاً. تعتبر إزاحة المادة (MatEx)، التي تستخدم مواد أولية على شكل خيوط وكريات، تقنية لتصنيع الأجسام ثلاثية الأبعاد مستندة إلى ملف التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) بطريقة طبقة تلو الأخرى. باعتبارها تقنية تعتمد بطبيعتها على "الذوبان والتشكيل"، فإن فيزياء MatEx تعتمد بشدة على سلوك تدفق الذوبان للبوليمرات وبالتالي على ريوولوجيتها. يركز هذا البحث على تحليل التقدم الحالي في التوصيفات الرّيوولوجية للمواد الأولية البوليمرية المعتمدة على الخيوط والكريات للتطبيق في MatEx. سيتم تسليط الضوء على أهمية اللزوجات المعتمدة على القص ودرجة الحرارة فيما يتعلق بعملية الإزاحة المنتظمة عبر فوهة الطباعة وفي المنطقة الفاصلة بين الفوهة والسرير. سيتم بحث أهمية اللزوجات المعتمدة على القص و/أو التمدد ومدى انتفاخ القالب (عند الخروج من الفوهة) التي تتعرض لها البوليمرات تحت معايير المعالجة ذات الصلة بـ MatEx. بعد الإزاحة من الفوهة، فإن الخصائص الرّيوولوجية للذوبان اللزج للبوليمر أثناء تبريده بعد توديعه على السرير ستحدد درجة اللحام بين الطبقات، مما يؤثر على الأداء الميكانيكي للأجزاء المطبوعة. إن التحكم في الرّيوولوجيا ومراقبتها مثل لزوجات القص الصفري ونسب القص للذوبان له أهمية كبيرة في هذه المنطقة لضمان المتانة الميكانيكية السليمة وسلامة الشكل للطبقات المودعة. سيتم مراجعة كل من المناهج التجريبية والنظرية المعتمدة على آليات الزحف لسلسلة البوليمر بالتفصيل، وسيتم تقديم اقتراحات لمعالجة القيود الحالية المرتبطة بالعملية. من المتوقع أن يساعد الفهم الأساسي للعلاقة بين النظريات الكلاسيكية وفهمنا الحالي المستند إلى التجارب والتحليلات الحديثة في تصميم وتطوير الجيل القادم من المواد الأولية البوليمرية وتصاميم الآلات لتصنيع AM القائم على MatEx.