Daripada Dakwat Kelikatan Rendah kepada Tampal Seramik Kelikatan Tinggi: Menentukan Sempadan Pemilihan Antara Pam Gear dan Pam Peristaltik untuk Cecair Pencetakan 3D Khas

Sempadan pengendalian bendalir antara pam gear dan pam peristaltik terletak di mana bendalir berhenti mengalir di bawah sedutan dan mula memerlukan tekanan untuk bergerak. Di bawah kira-kira 1,000 mPa·s, pam tiub peristaltik adalah lalai yang lebih selamat. Di atas kira-kira 10,000 mPa·s, pam gear menahan tekanan dan meter tanpa denyutan. Di antaranya, keserasian bendalir - lelasan, ricih dan saiz zarah - menentukan pam yang bertahan dalam tugasan.

Pengambilan utama

Julat kelikatan cecair pencetakan 3D khusus menjangkau lebih daripada lima urutan magnitud: dakwat pancut dakwat seramik dipancarkan pada 10-40 mPa·s, manakala pes robocasting yang diterbitkan berukuran daripada 2 × 10⁵ mPa·s pada kadar ricih pencetakan kepada 2.6 × 10⁷ mPa.

Pam gear mengelak dengan bendalir itu sendiri. Gelinciran meningkat apabila kelikatan menurun, jadi dakwat nipis kehilangan ketepatan pemeteran melainkan kelegaan diketatkan, tekanan pembezaan dikekalkan rendah dan zarah keras ditapis keluar.

Pam peristaltik mengedap dengan menutup tiub, jadi pengedap hampir tidak bergantung pada kelikatan. Tekanan adalah had: pam tiub mencapai kira-kira 3–7 bar, kepala penggelek sehingga 8 bar, dan pam hos jenis kasut kira-kira 15 bar.

Kesesuaian bahan memisahkan paling jelas pada lelasan dan ricih. Zarah seramik memakai hujung dan plat gear, manakala bahagian haus peristaltik ialah tiub kos rendah; dakwat sensitif ricih lebih suka laluan tiub ricih rendah.

Panduan pemilihan ini mengesyorkan pam peristaltik untuk cecair kelikatan rendah, sensitif ricih atau steril, dan pam gear untuk tugas pemeteran berkelikatan tinggi, tekanan tinggi atau tanpa nadi.

Apakah julat kelikatan yang sebenarnya meliputi setiap jenis pam?

Pam gear meliputi julat kelikatan terluas - Kadar pam Viking pada model pelepasan boleh laras dari 1 hingga 440,000 cSt - manakala pam tiub peristaltik meliputi cecair nipis hingga sederhana likat, dan pam hos bertetulang memanjang ke media sarat pepejal yang kaku pada tekanan yang lebih rendah.

Julat yang boleh digunakan adalah lebih sempit daripada mana-mana lembaran data yang dicadangkan, kerana dua soalan terpakai sekali gus: perkara yang dilakukan oleh bendalir kepada pam (haus, kakisan, keletihan tiub) dan perkara yang dilakukan oleh pam kepada bendalir (ricih, denyutan, pencemaran). Untuk cecair pencetakan 3D khusus, pemetaan itu kelihatan seperti Jadual 1.

Dari mana datangnya sempadan pengendalian bendalir

Kedua-dua keluarga pam menggunakan strategi pengedap yang bertentangan. Pam gear membentuk tiga pengedap dinamik di dalam kepala pam dan bergantung pada filem bendalir di dalam kelegaan untuk memisahkan alur keluar tekanan tinggi daripada salur masuk tekanan rendah. Pam peristaltik tidak pernah membenarkan bendalir mencapai pengedap: penggelek atau kasut memampatkan tiub rata dan bendalir bergerak di dalam poket tertutup.

Perbezaan tunggal itu menerangkan keseluruhan sempadan. Kelikatan mendominasi tingkah laku pam gear dan hampir tidak menjejaskan pengedap peristaltik; tekanan pelepasan ditetapkan oleh kepala pam dalam kes pertama dan oleh tiub dalam kes kedua.

Mengapa pam gear kehilangan ketepatan pemeteran dalam dakwat kelikatan rendah?

Pam gear mengelak pada filem bendalir di dalam kelegaannya sendiri. Apabila bendalir nipis, lebih banyak daripadanya bocor kembali dari alur keluar ke salur masuk - tergelincir - jadi isipadu yang dihantar jatuh di bawah anjakan teori, dan ralat berubah dengan tekanan perbezaan dan kehausan gear.

Micropump menerangkan tiga kawasan pengedap dinamik dalam pam gear: hujung gear pada dinding rongga, titik jerat kedua-dua gear dan permukaan mengawan di mana gear bertemu dengan badan dan penutup hujung. Kelegaan tidak dapat dielakkan kerana bahagian mesti bergerak, jadi sebahagian kecil daripada cecair sentiasa dikitar semula secara dalaman.

Slip bukan nombor tetap. Ia menjadi lebih teruk apabila tekanan pembezaan meningkat, apabila kelikatan berkurangan dan apabila gear haus. Itulah sebabnya dua pam yang sama boleh memberikan isipadu yang berbeza pada dua dakwat yang berbeza, dan mengapa lengkung aliran-lawan-tekanan pam gear membengkok apabila tekanan meningkat.

Pengilang menjawab dengan strategi pelepasan dan bukannya spesifikasi tunggal. Viking Pump menawarkan kelegaan boleh laras meliputi 1 hingga 440,000 cSt, jadi satu keluarga pam boleh dibina ketat untuk cecair nipis atau longgar untuk pes berat. Micropump menggunakan kasut sedutan bermuatan tekanan yang ditutup apabila tekanan berbeza meningkat, menahan gelinciran hampir sifar melalui hayat gear.

Tiga peraturan dipatuhi untuk dakwat kelikatan rendah. Pastikan tekanan pembezaan rendah, kerana gelinciran adalah didorong oleh tekanan. Tapis zarah keras sehingga 5 µm, kerana haus membuka kelegaan dan menaikkan gelinciran secara kekal. Dan suapkan pam dari salur masuk banjir: pam gear tidak menyebu sendiri dan tidak boleh kering. Apabila peraturan tersebut tidak dapat dipenuhi, pam peristaltik adalah pilihan pemeteran yang lebih stabil, kerana isipadu sesarannya ditetapkan oleh tiub dan bukannya oleh kelegaan.

Mengapa pam peristaltik berhenti berfungsi dengan pes kelikatan tinggi?

Kerana tiub adalah bekas tekanan. Pam peristaltik membina tekanan dengan memerah hos atau tiub, jadi tekanan nyahcas yang boleh dicapainya dihadkan oleh kekuatan dan hayat keletihan tiub itu, bukan oleh bendalir.

Kedua-dua kelas peristaltik mempunyai siling yang berbeza. Pam tiub ketepatan dibina untuk tekanan rendah dan dos: Verderflex Ds500 menyampaikan sehingga 30 L/j pada tekanan nyahcas maksimum 7 bar, dan julat OEM Microdos dinilai kepada 3 bar. Pam hos bertetulang pergi lebih jauh - Verderflex Dura mencapai 55,000 L/j dan sehingga 16 bar, dengan ketepatan pemeteran ±1% dan daya angkat sedutan 9.5 m. Reka bentuk kepala pam menetapkan selebihnya: kepala penggelek menyokong tekanan sehingga 8 bar, manakala kepala kasut menyebarkan beban ke kawasan yang lebih besar dan lebih disukai untuk tekanan yang lebih tinggi, sehingga kira-kira 15 bar, dan untuk cecair yang lebih likat.

Pengepam bahan likat juga menegangkan fasa sedutan. Pam peristaltik menarik cecair apabila hos termampat muncul semula; pes dengan tegasan hasil menahan pemulihan itu dan boleh merongga dan bukannya mengisi tiub. Oleh itu, tugas kelikatan tinggi memerlukan suapan yang dibanjiri atau bertekanan dan bukannya lif sedutan, walaupun pam menjadi prima dengan mudah dalam cecair nipis.

Had terakhir ialah tiub itu sendiri. Hos peristaltik gagal kerana keletihan lapisan tetulangnya, dan aliran mereput apabila tiub semakin tua. Panduan pemilihan AxFlow adalah untuk membesarkan pam dan menjalankannya dengan lebih perlahan, yang meningkatkan hayat tiub pada kos kepala pam yang lebih besar. Apabila muncung memerlukan tekanan yang lebih daripada yang boleh ditahan oleh tiub, tiada pilihan peristaltik digunakan: penyemperitan tampal bergerak ke penyemperit anjakan positif yang disuap oleh ram atau omboh, di mana tork berbanding kekuatan tiub menjana tekanan.

Bagaimanakah keserasian bendalir menentukan antara dua jenis pam?

Kepekaan lelasan dan ricih menarik ke arah yang bertentangan. Zarah seramik keras memusnahkan pam gear kelegaan rapat tetapi hanya memakai tiub peristaltik; dakwat sensitif ricih bertahan dalam pam peristaltik tetapi boleh rosak di dalam kelegaan pam gear.

Serbuk seramik adalah keras, itulah sebabnya Micropump menasihati penapisan sehalus 5 µm di mana sahaja zarah keras: zarah tersebut mempercepatkan haus di dalam pam gear. Dakwat robocasting dirumuskan dengan lebih daripada 40 vol% serbuk seramik, dengan saiz zarah jauh melebihi penarafan penapis itu, jadi pam gear ketepatan tidak boleh dilindungi dalam tugas itu tanpa menukar dakwat. Di mana pam gear digunakan dalam seramik hari ini, ia mengedarkan dakwat berskala pigmen yang halus ke kepala cetak pencetak jubin digital, dan pembekal menentukan bahan pam kalis lelasan untuk sebab itu.

Ricih ialah paksi kedua. Pam peristaltik digambarkan oleh pembekalnya sebagai ricih rendah, kerana bendalir ditolak melalui tiub dan bukannya dipaksa melalui kelegaan sempit - keperluan untuk polimer sensitif ricih, gel dan dakwat bio sarat sel. Pam gear mendedahkan bendalir kepada ricih tinggi pada hujung gear dan dalam jaringan, yang boleh diterima untuk dakwat dan tampalan berpigmen tetapi berisiko untuk sistem sensitif ricih.

Kawalan pencemaran adalah yang ketiga. Dalam pam peristaltik bendalir hanya menyentuh tiub, jadi pencemaran silang dihapuskan dan laluan bendalir sekali guna menjadi mungkin - sebab pam peristaltik mendominasi pengendalian cecair steril. Pam gear mendedahkan bendalir kepada gear, plat dan pengedap, jadi pengesahan pembersihan, isipadu mati dan keserasian bahan semuanya menjadi sebahagian daripada reka bentuk.

Suhu menetapkan tetingkap praktikal. Verderflex menilai tiub Verderprene daripada +10 darjah kepada +85 darjah dan silikon yang diawet platinum daripada −20 darjah hingga +80 darjah dengan kelulusan Kelas VI USP dan menasihatkan supaya tidak mengepam cecair melebihi 85 darjah . Pam gear, dengan bahagian basah tersedia dalam keluli tahan karat, PTFE, Ryton atau PEEK, tidak dikekang oleh had keanjalan tiub.

Pam gear vs pam peristaltik: perbandingan jenis pam langsung

Semasa bertugas, perpecahan itu bersih. Pam peristaltik menang pada penyebuan sendiri, larian kering, ricih rendah dan laluan bendalir sekali guna. Pam gear menang pada tekanan, aliran bebas nadi dan kestabilan pemeteran dalam media tebal dan pepejal tinggi.

Dalam sistem percetakan 3D khusus, kedua-dua jenis pam sering digabungkan dan bukannya dipilih antara. Pam peristaltik mengedarkan atau mengedarkan semula cecair dari takungan, kerana ia mengendalikan sedutan, pepejal dan pencemaran dengan mudah, manakala pam gear membekalkan tekanan dan aliran bebas nadi yang diperlukan oleh muncung atau kepala cetak. Soalan sempadan kemudiannya menjadi pam yang memiliki fungsi pemeteran.

Di mana cecair nipis dan toleransi pemeteran adalah sederhana, pam peristaltik harus memilikinya. Di mana bendalir tebal, melelas atau mesti dihantar pada tekanan ke dalam orifis kecil, pam gear harus memilikinya - dan mana-mana pam peristaltik dalam litar harus dianggap sebagai pam bekalan.

Sifat bendalir yang manakah selain kelikatan menggerakkan sempadan?

Tegasan hasil, pemuatan pepejal, saiz dan bentuk zarah, suhu, thixotropy dan kitaran tugas semuanya menggerakkan sempadan yang boleh digunakan - kadangkala mengikut susunan magnitud dalam mana-mana arah.

Bagaimanakah saya perlu menyediakan laluan bendalir untuk setiap jenis pam?

Cirikan bendalir pada suhu cetakan dan kadar ricih yang akan dilihat oleh pam, tetapkan titik tugas, kemudian pilih pam yang memenuhi kedua-duanya. Sepuluh langkah meliputi kebanyakan cecair pencetakan 3D khusus.

Ukur kelikatan ketara pada lebih daripada satu kadar ricih, pada suhu bendalir akan sampai di dalam pam. Gunakan kaedah putaran untuk bahan bukan Newton (ISO 3219-2, ASTM D2196) dan kaedah ricih tinggi kon dan plat di mana bendalir melepasi orifis kecil (ASTM D4287). Cawan aliran (ISO 2431) adalah memadai hanya untuk pemeriksaan cepat lantai kedai bagi dakwat berhampiran Newtonian.

Tukar unit sebelum membandingkan katalog. Kelikatan kinematik dan dinamik dikaitkan dengan graviti tentu: cSt × graviti tentu=cP, dan cP ÷ graviti tentu=cSt.

Betulkan titik tugas: kadar aliran yang diperlukan, tekanan yang diperlukan pada muncung atau kepala cetak, dan keadaan di sekeliling takungan.

Gunakan peraturan sempadan mengikut urutan: jalur kelikatan dahulu, kemudian lelasan, ricih dan kemandulan. Jadual 1 ialah titik permulaan.

Untuk pam peristaltik, saiz di atas titik tugas dan berjalan lebih perlahan; hayat tiub meningkat apabila kelajuan rotor jatuh.

Apabila pam peristaltik menyuap muncung, muatkan peredam denyutan; kadar aliran malar yang sekata melindungi komponen hiliran.

Untuk pam gear, reka bentuk salur masuk banjir dan jangan sekali-kali mengeringkannya. Tambahkan laluan pelepasan, kerana gelongsor dan tekanan sistem berubah dengan sebarang sekatan hiliran.

Tentukan penapisan mengikut kekerasan zarah - 5 µm untuk zarah keras, lebih kasar hanya apabila zarah lembut - dan sahkan pepejal dakwat itu sendiri berada di bawah had.

Pilih sebatian tiub atau hos untuk keperluan kimia, suhu dan peraturan, dan ingat siling praktikal 85 darjah.

Kalibrasi pada kepala cetak dan bukannya di alur keluar pam, dan sahkan semula apabila tiub semakin tua, kerana aliran peristaltik mereput dengan keletihan tiub.

Pam manakah yang patut anda pilih untuk cecair pencetakan 3D anda?

Pilih peristaltik untuk cecair nipis, sensitif ricih atau steril pada tekanan sederhana, dan gear untuk tugas tebal, kasar atau tekanan tinggi. Lima peraturan menyelesaikan kebanyakan kes.

Di bawah 1,000 mPa·s tanpa pepejal melelas dan tekanan sederhana: pam tiub peristaltik. Ia memeter mengikut isipadu tiub, bertolak ansur dengan cecair nipis dengan baik dan menyimpan cecair di dalam tiub.

Di bawah 1,000 mPa·s tetapi bendalir mesti disuntik ke dalam kepala cetak pada tekanan: pam gear kelegaan ketat dengan penapisan 5 µm, tekanan pembezaan rendah dan penentukuran gravimetrik.

Antara 1,000 dan 10,000 mPa·s dengan pepejal lembut atau terlarut: pam gear, kerana kelikatan kini menutup kelegaan dan aliran bebas nadi meningkatkan pemendapan.

Melebihi 10,000 mPa·s dengan zarah seramik keras: pam gear hanya jika reka bentuk bertolak ansur dengan haus dan suapan banjir; sebaliknya penyemperit anjakan positif yang diberi makan ram, kerana pam tiub berada di luar julat tekanannya.

Steril, sekali guna atau kritikal pencemaran silang: pam peristaltik dengan tiub Kelas VI USP, pada sebarang kelikatan di dalam penarafan tekanan tiub.

Jika anda menentukan laluan bendalir untuk penyemperitan tampal atau pengaliran bahan, jurutera kami boleh menyemak pilihan pam, susunan suapan dan antara muka kepala cetak terhadap data bendalir anda. Kongsi keluk reologi dan titik tugas melalui kamiPerkhidmatan percetakan 3Dhalaman atauminta sebut harga, dan kami akan mengesahkan jenis pam yang harus memiliki fungsi pemeteran.

Soalan lazim

Bolehkah pam peristaltik mengendalikan pes seramik?

dalam had. Pam hos bergerak kaku, media sarat pepejal, tetapi hanya pada tekanan hos boleh menahan - model Verderflex Dura jarak pertengahan mencapai 12 bar dan melepasi zarah sehingga 2.5 mm. Pam tiub ketepatan ialah kes yang berbeza: pes robocasting pepejal tinggi memerlukan lebih banyak tekanan daripada yang boleh dihantar oleh tiub, jadi penyemperitan tampal biasanya menggunakan suapan ram atau omboh.

Bolehkah pam gear mengendalikan dakwat kelikatan rendah?

Ya, tetapi ketepatan bergantung pada reka bentuk. Gelinciran meningkat apabila kelikatan menurun, jadi nyatakan kelegaan yang ketat, pastikan tekanan pembezaan rendah dan tapis zarah keras kepada 5 µm. Berharap untuk menentukur di kepala cetakan dan bukannya mempercayai angka anjakan teori.

Apakah kelikatan yang terlalu tinggi untuk pam peristaltik?

Tiada nombor tunggal, kerana had sebenar adalah tekanan dan bukannya kelikatan. Pam tiub berkadar 3–7 bar berhenti praktikal apabila bendalir memerlukan lebih banyak tekanan untuk bergerak daripada yang boleh ditahan oleh tiub. Pes seramik kaku dalam kelas 10⁵ mPa·s melebihi pam tiub, dan pam hos mengendalikannya hanya pada aliran berkurangan.

Pam manakah yang lebih baik untuk buburan seramik yang kasar?

Hos peristaltik atau pam tiub, kerana satu-satunya bahagian haus ialah hos atau tiub dan ia diganti secara rutin - tiada pelepasan perlu dipegang. Pam gear boleh mengalirkan cecair yang melelas, tetapi keausan membuka kelegaan dan meningkatkan gelinciran secara kekal, itulah sebabnya penapisan 5 µm dinasihatkan untuk zarah keras.

Bagaimanakah saya mengukur kelikatan untuk pemilihan pam?

Gunakan rheometer atau viskometer putaran untuk bendalir bukan Newton (ISO 3219-2, ASTM D2196), kaedah ricih tinggi kon dan plat di mana bendalir melepasi orifis kecil (ASTM D4287) dan cawan aliran (ISO 2431) hanya untuk perbandingan pantas dakwat berhampiran Newtonian. Sentiasa laporkan suhu dan kadar ricih bersama nilai.

Adakah pam gear merosakkan cecair sensitif ricih?

Mereka boleh. Bendalir yang melalui kelegaan dan mesh gear melihat ricih yang tinggi, itulah sebabnya pam peristaltik disyorkan untuk produk sensitif ricih seperti gel, polimer dan kultur sel. Untuk dakwat berpigmen dan pes seramik, ricih itu tidak menjadi masalah.

Garis bawah

Sempadan antara pam gear dan pam peristaltik ialah sempadan tekanan yang dinyatakan dalam istilah kelikatan: pam peristaltik mengelak secara mekanikal tetapi tidak boleh menghasilkan tekanan tinggi, manakala pam gear menghasilkan tekanan tetapi mengelak hanya seperti yang dibenarkan oleh cecair. Padankan kelikatan, lelasan dan ricih dengan kekangan tersebut, kemudian sahkan dengan larian penentukuran di kepala cetakan.