新しい研究: バインダー ジェッティングによる積層造形、複雑なコリメータの加工

新しい研究: バインダー ジェッティングによる積層造形、複雑なコリメータの加工
出典: 広西付加製造協会

この新しい技術、つまりアルミニウムの無加圧溶融浸透は、最近発表された「バインダー ジェッティングによる B 4 C 製造によって製造された複雑な形状のコリメータの処理」で検討されました。この研究では、研究者らは、バインダー ジェッティング積層造形法によってコリメータ サンプルを作成し、さらに分析して高密度形状を作成することを目的としました。研究者らは、中性子を操作するために使用できる装置はさまざまな材料の評価に役立つと説明し、コリメータは特にさまざまな放射線(X線、ガンマ線など)の散乱を防ぐことができると指摘している。彼らはまた、このプロセスには同位体が中性子吸収断面積が非常に大きくなければならないと指摘しており、典型的な物質には通常、カドミウム、ホウ素、ガドリニウムが含まれる。


B4C粉末のSEM画像(左)と堀場データ(右)

B4C は粉末の形で簡単に処理できるため、構造サポート用のシアノアクリレート接着剤を使用してプリフォームとして 3D プリントできます。ここでのコリメータ フォームには、次の 3 種類の Al グレードが「浸透」されています。
AA2024
AA1100
純アルミニウム

AA 2024 は複合材料に簡単に加工できるため特に選択され、他のグレードはさまざまな微細構造を比較するために使用されました。研究チームはコリメータ用途に強力な複合材料を必要としており、この研究でその使用を検証するために、同じ形状の他のサンプルからデータを収集しました。

「このアプローチから、3つの高度な発見がありました。1つは、材料の正味の形状が改善されること、2つ目は、これらの材料は中性子吸収能力の点でコリメータとして十分に機能できること、そして3つ目は、この材料が大きな機械的負荷を必要とするシステムで役立つことです」と研究者らは述べています。


侵入の設定

彼らは、BJAM を使用してさまざまな高密度 B 4 C-Al 複合材料を製造および処理することができました。次に、粉末プリフォームに「無加圧」で Al 合金を浸透させ、B4C プリフォームが高温で吸い上げられて Al を溶かします。 「最大 97% TD という非常に高い密度を実現できました。さらに、印刷された部品の正味の形状は保持されるため、それ以上の加工を必要としない用途にも部品を使用できることがわかりました。複合材のビッカース硬度は最大 283 HV に達しました」と研究者らは結論付けています。

「中性子回折データによると、アルミニウムを浸透させたサンプルは、過剰な接着剤を浸透させたサンプルよりも散乱が少なく、遮蔽性がわずかに優れていることがわかりました。BJAM と無加圧溶融浸透で処理することで、この材料の収率を高め、複雑なカスタム コリメータを製造できます。」

この研究は現在使用されている他の多くの材料や技術よりも複雑ですが、亜麻繊維複合材、PG/PLA 複合材、グラフェン強化ナノ複合材のいずれを使用しても、複合材料は、より良い結果を得るために必要に応じて機械的特性を強化したり操作したりできるため、研究者やエンジニアの間で非常に人気があります。



(a) 印刷された B4C コリメータのマクロ画像、(b) 印刷された層の SEM、(c) Al 浸透 B4C コリメータ
研究、結合、接着剤、混合物、スプレー

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