RU2535704C1 - Method of 3d printing on refractory articles - Google Patents
Method of 3d printing on refractory articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2535704C1 RU2535704C1 RU2013118068/05A RU2013118068A RU2535704C1 RU 2535704 C1 RU2535704 C1 RU 2535704C1 RU 2013118068/05 A RU2013118068/05 A RU 2013118068/05A RU 2013118068 A RU2013118068 A RU 2013118068A RU 2535704 C1 RU2535704 C1 RU 2535704C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- refractory
- powder
- layer
- product
- model
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 21
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 claims description 18
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims description 17
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 claims description 12
- -1 hercinite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 7
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052849 andalusite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000505 Al2TiO5 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 229910001677 galaxite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims description 3
- AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N propan-2-yl (e)-but-2-enoate Chemical compound C\C=C\C(=O)OC(C)C AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001649081 Dina Species 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 3
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 2
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- 235000019830 sodium polyphosphate Nutrition 0.000 description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910015372 FeAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 229910016583 MnAl Inorganic materials 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N aluminum iron Chemical compound [Al].[Fe] CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L magnesium dichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[Cl-] DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229940048086 sodium pyrophosphate Drugs 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам трехмерной печати огнеупорных изделий.The invention relates to methods for three-dimensional printing of refractory products.
В современном мире все больше промышленность переходит на 3D-проектирование конструкций и изделий с последующим изготовлением, с помощью многокоординатных станков ЧПУ.In the modern world, industry is increasingly moving to 3D-designing of structures and products with subsequent manufacturing, using multi-axis CNC machines.
С начала 80-х годов стали развиваться способы трехмерной печати изделий путем постепенного наращивания (наслоения) материала. (Кунву Лин «Основы САПР», СПб.: Питер, 2004).From the beginning of the 80s, methods for three-dimensional printing of products began to develop through the gradual build-up (layering) of material. (Kunwu Lin "Fundamentals of CAD", St. Petersburg: Peter, 2004).
Известны различные способы трехмерной печати изделий с применением 3D принтеров: стереолитография (послойное отверждение жидкого фотополимера лазерным лучом), селективное лазерное спекание порошковых материалов (послойное спекание порошковых материалов лазерным лучом), послойное наложение расплавленной полимерной нити, ламинирование, технология склеивания порошков (послойное спекание порошковых материалов связующими (клеящими) веществами).There are various methods of three-dimensional printing of products using 3D printers: stereolithography (layer-by-layer curing of a liquid photopolymer with a laser beam), selective laser sintering of powder materials (layer-by-layer sintering of powder materials by a laser beam), layer-by-layer application of molten polymer filament, lamination, powder bonding technology (layer-by-layer powder sintering) materials binders (gluing) substances).
Основой всех известных способов являются следующие шаги: формирование поперечных сечений изготавливаемого объекта, послойное наложение этих сечений и комбинирование слоев, с созданием заданной геометрии изделия, соответствующей компьютерной 3D модели.The basis of all known methods are the following steps: the formation of cross-sections of the manufactured object, layer-by-layer superposition of these sections and combination of layers, with the creation of a given geometry of the product, corresponding to a computer 3D model.
В зависимости от выбранной технологии трехмерной печати изделий могут использоваться различные материалы: металлические и керамические порошки, жидкие смолы, воск, пластик, различные листовые материалы, композитные материалы (из соединений целлюлозы, специальных волокон и других добавок; смесь литейного песка и добавок).Depending on the chosen technology for three-dimensional printing of products, various materials can be used: metal and ceramic powders, liquid resins, wax, plastic, various sheet materials, composite materials (from cellulose compounds, special fibers and other additives; a mixture of foundry sand and additives).
В патенте WO 2011087564 для трехмерной печати изделий применяют следующие материалы: цемент (портландцемент, пуццолан с высоким содержанием извести, оксид магния), песок (двуокись кремния, оливин, хромит, циркон, глинозем, муллит, кварцевое стекло, шамот) и катализатор (водорастворимые силикаты).The following materials are used in WO 2011087564 for three-dimensional printing of products: cement (Portland cement, pozzolan with a high content of lime, magnesium oxide), sand (silicon dioxide, olivine, chromite, zircon, alumina, mullite, silica glass, chamotte) and a catalyst (water soluble) silicates).
Известен способ трехмерной печати изделий в виде последовательных слоев в сечении в соответствии с моделью изделия (RU 2417890 от 19.09.2006 г., МПК B29C 67/04). Основные операции, описанные в указанном изобретении: нанесение слоя порошкообразного материала; нанесение жидкого реагента на слой порошкообразного материала, с конфигурацией, соответствующей определенному слою сечения модели; повторение данных операций для образования последовательных слоев с тем, чтобы получить трехмерное изделие; отверждение трехмерного изделия; и извлечение (отвержденного) трехмерного изделия. В качестве порошкообразных материалов могут использоваться, например, полиакриловая кислота, полиакриловые смолы, полимеры, сополимеры. В качестве жидких реагентов могут использоваться, например, фотоинициаторы, бензофенон, эпоксиакрилаты, алкилбораты.A known method of three-dimensional printing of products in the form of successive layers in cross section in accordance with the product model (RU 2417890 from 09/19/2006, IPC B29C 67/04). The main operations described in this invention: applying a layer of powder material; applying a liquid reagent to a layer of powdered material, with a configuration corresponding to a specific layer of the model section; repeating these operations to form successive layers in order to obtain a three-dimensional product; curing of a three-dimensional product; and recovering the (cured) three-dimensional article. As powder materials, for example, polyacrylic acid, polyacrylic resins, polymers, copolymers can be used. As liquid reagents, for example, photoinitiators, benzophenone, epoxy acrylates, alkyl borates can be used.
Известное техническое решение имеет определенные недостатки. Применение известного способа по патенту RU 2417890 ограничено используемыми материалами: органическими полимерами (пластмассы, смолы, растворители). Полученные изделия не подходят для использования при высоких температурах.Known technical solution has certain disadvantages. The application of the known method according to patent RU 2417890 is limited to the materials used: organic polymers (plastics, resins, solvents). The resulting products are not suitable for use at high temperatures.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ трехмерной печати изделий в виде последовательных слоев в сечении в соответствии с моделью изделия (US 5340656 от 09.04.1993 г., МПК B22F 7/02). Основные операции данного способа: нанесение слоя порошкообразного материала; нанесение жидкого реагента на слой порошкообразного материала, с конфигурацией, соответствующей определенному слою сечения модели; повторение данных операций для образования последовательных слоев с тем, чтобы получить трехмерное изделие; отверждение трехмерного изделия; и извлечение (отвержденного) трехмерного изделия. В патенте US 5340656, в качестве порошкообразных материалов предлагается использовать, например, окись алюминия, двуокись циркония, циркон, карбид кремния. Причем, более крупные частицы предпочтительно, могут использоваться в сухом виде, а мелкие - как в сухом, так и во влажном состоянии, подвергая диспергации специальными веществами (толуол, метилэтилкетон, гексан с добавкой небольшого количества полиизобутилена). В патенте US 5340656 предлагается использовать органические связующие материалы (которые могут быть легко удалены, например, источником тепла) или неорганические, например, на основе силикатов (силикат натрия, тетраэтилортосиликат). Полученные изделия также могут быть подвергнуты обжигу.The closest adopted for the prototype is the method of three-dimensional printing of products in the form of successive layers in cross section in accordance with the product model (US 5340656 from 04/09/1993, IPC B22F 7/02). The main operations of this method: applying a layer of powder material; applying a liquid reagent to a layer of powdered material, with a configuration corresponding to a specific layer of the model section; repeating these operations to form successive layers in order to obtain a three-dimensional product; curing of a three-dimensional product; and recovering the (cured) three-dimensional article. In US Pat. No. 5,340,656, it is proposed to use, for example, alumina, zirconia, zircon, silicon carbide as powder materials. Moreover, larger particles can preferably be used in dry form, and small ones in both dry and wet state, subject to dispersion with special substances (toluene, methyl ethyl ketone, hexane with the addition of a small amount of polyisobutylene). US Pat. No. 5,340,656 proposes to use organic binders (which can be easily removed, for example, by a heat source) or inorganic, for example, based on silicates (sodium silicate, tetraethylorthosilicate). The resulting products can also be fired.
Изделия, получаемые по известному способу, с использованием силикатных связующих снижают огнеупорность, хрупки, склонны к повреждениям и не обладают необходимыми эксплуатационными характеристиками.Products obtained by a known method using silicate binders reduce refractoriness, are brittle, prone to damage and do not have the necessary performance characteristics.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в создании посредством трехмерной печати огнеупорных изделий с изотропными свойствами, с возможностью выполнения изделий сложной геометрической формы.The technical result of the invention is to create through three-dimensional printing of refractory products with isotropic properties, with the ability to perform products of complex geometric shapes.
Указанный технический результат достигается тем, что по способу трехмерной печати огнеупорных изделий, включающему создание 3D модели изделия, деление модели изделия на слои в поперечном сечении, нанесение слоя порошкообразного материала, нанесение рисунка сечения модели на слой порошкообразного материала жидким связующим, послойное отвердевание порошкообразного материала по 3D модели до завершения формирования изделия,The specified technical result is achieved by the fact that by the method of three-dimensional printing of refractory products, including creating a 3D model of the product, dividing the product model into layers in cross section, applying a layer of powdered material, drawing a cross-section of the model onto a layer of powdered material with a liquid binder, layer-by-layer hardening of the powdered material by 3D models until completion of product formation,
СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, порошкообразный материал, состоящий из смеси дисперсного и зернистого огнеупорного материала,ACCORDING TO THE INVENTION, a powdery material consisting of a mixture of dispersed and granular refractory material,
в котором зернистый огнеупорный материал с размером зерна более 0,5 мм составляет от 10 до 60 мас. %, а дисперсный огнеупорный материал с размером зерна менее 0,1 мм составляет от 40 до 90 мас. %,in which a granular refractory material with a grain size of more than 0.5 mm is from 10 to 60 wt. %, and dispersed refractory material with a grain size of less than 0.1 mm is from 40 to 90 wt. %
предварительно приготавливают из одного или смеси двух или более огнеупорных компонентов, выбранных из группы, включающей: оксид магния, оксид алюминия, оксид кальция, диоксид кремния, диоксид циркония, оксид хрома, оксид титана, титанат алюминия, магнезиальная шпинель, герцинит, галаксит, корунд, боксит, шамот, андалузит, циркон,pre-prepared from one or a mixture of two or more refractory components selected from the group consisting of: magnesium oxide, aluminum oxide, calcium oxide, silicon dioxide, zirconium dioxide, chromium oxide, titanium oxide, aluminum titanate, magnesia spinel, hercinitis, galaxite, corundum , bauxite, chamotte, andalusite, zircon,
смешивают до получения однородной массы,mixed until smooth
в качестве жидкого связующего используют растворы солей магния и/или органическое связующее и/или гидравлическое вяжущее, и/или химико-керамическое связующее, а полученное изделие выдерживают не менее 2 часов, с последующей сушкой.as a liquid binder, solutions of magnesium salts and / or an organic binder and / or hydraulic binder, and / or a ceramic-ceramic binder are used, and the resulting product is kept for at least 2 hours, followed by drying.
Дополнительно, в порошкообразный материал вводят углеродный компонент.Additionally, a carbon component is introduced into the powder material.
Дополнительно, в порошкообразный материал или в растворы солей магния вводится пластификатор.Additionally, a plasticizer is added to the powdered material or to the solutions of magnesium salts.
Дополнительно, изготовленное изделие подвергают термообработке при температуре не менее 180°C.Additionally, the manufactured product is subjected to heat treatment at a temperature of at least 180 ° C.
Выбор огнеупорных компонентов определяется условиями эксплуатации изделий в различных тепловых агрегатах и необходимостью получения требуемых физико-механических свойств изделий: плотности, прочности, термостойкости, теплопроводности, устойчивости к механическим воздействиям в условиях значительного градиента температур, шлакоустойчивости, коррозионной стойкости и т.п.The choice of refractory components is determined by the operating conditions of the products in various thermal units and the need to obtain the required physical and mechanical properties of the products: density, strength, heat resistance, thermal conductivity, resistance to mechanical stress under conditions of a significant temperature gradient, slag resistance, corrosion resistance, etc.
В контексте настоящего изобретения, в способе трехмерной печати огнеупорных изделий, порошкообразный материал предлагается готовить из следующих огнеупорных материалов.In the context of the present invention, in a method for three-dimensional printing of refractory products, a powder material is proposed to be prepared from the following refractory materials.
В качестве оксида магния (MgO) предлагается использовать, в частности:As magnesium oxide (MgO) it is proposed to use, in particular:
каустический магнезитовый порошок (каустический периклаз), получаемый в результате улавливания пыли, образующейся при производстве периклазового порошка,caustic magnesite powder (caustic periclase) obtained by collecting dust generated during the production of periclase powder,
периклазовый порошок, полученный путем обжига природного магнезиального сырья (магнезит, доломит, дунит, оливин и т.п.) при температуре более 900°C,periclase powder obtained by firing natural magnesia raw materials (magnesite, dolomite, dunite, olivine, etc.) at a temperature of more than 900 ° C,
периклазовый порошок, полученный высокотемпературным обжигом природного магнезиального сырья, при температуре более 1500°C,periclase powder obtained by high-temperature firing of natural magnesian raw materials, at a temperature of more than 1500 ° C,
периклазовый порошок, полученный путем плавки на блок периклазового порошка в электродуговых печах при температуре более 2800°C,periclase powder obtained by melting on a block of periclase powder in electric arc furnaces at a temperature of more than 2800 ° C,
периклазохромитовый порошок, полученный путем совместной плавки на блок слабоспеченного периклазового порошка и хромитовой руды в электродуговых печах.periclase-chromite powder obtained by co-smelting on a block of slightly sintered periclase powder and chromite ore in electric arc furnaces.
Изделия из MgO-содержащих материалов обладают повышенной термостойкостью, прочностью, шлакоустойчивостью, продолжительностью службы (эксплуатации) в условиях воздействия высоких температур.Products made of MgO-containing materials have increased heat resistance, strength, slag resistance, and service life (operation) under conditions of high temperatures.
В качестве Al2O3-содержащего материала предлагается использовать корунд, глинозем, боксит, шамот, андалузит. Оксид алюминия Al2O3 регулирует образование микротрещиноватой структуры, локализует напряжения в изделии, приводит к росту термической стойкости изделий.It is proposed to use corundum, alumina, bauxite, chamotte, andalusite as an Al 2 O 3 -containing material. Alumina Al 2 O 3 regulates the formation of a microcracked structure, localizes stresses in the product, and leads to an increase in the thermal stability of products.
Оксид кальция CaO предлагается использовать в виде обожженного и/или плавленого доломита, кальцита, мрамора. Изделия с применением оксида кальция обладают устойчивостью при взаимодействии с основными шлаками. В сочетании с другими огнеупорными компонентами (например, периклазом) обладают высокой температурой начала деформации и достаточно высокой термостойкостью. Оксид кальция может использоваться в качестве добавки (например, в виде известкового молочка) при производстве динасовых изделий, обеспечивая связывание зерен кварцита и высокую прочность изделиям.Calcium oxide CaO is proposed to be used in the form of fired and / or fused dolomite, calcite, marble. Products using calcium oxide are stable when interacting with basic slags. In combination with other refractory components (for example, periclase) they have a high deformation onset temperature and a sufficiently high heat resistance. Calcium oxide can be used as an additive (for example, in the form of milk of lime) in the production of dinas products, providing the binding of quartzite grains and high strength products.
Диоксид кремния SiO2 предлагается использовать в виде обожженного и/или плавленого кварцита. Диоксид кремния способствует увеличению термостойкости изделий, устойчивости к воздействию кислых шлаков. Сырьем для производства динаса являются наиболее чистые разновидности распространенных кварцитовых пород, содержащих не менее 95% SiO2.Silicon dioxide SiO 2 is proposed to be used in the form of calcined and / or fused quartzite. Silicon dioxide increases the heat resistance of products, resistance to acidic slag. The raw materials for the production of dinas are the purest varieties of common quartzite rocks containing at least 95% SiO 2 .
Диоксид циркония ZrO2 (в виде цирконового концентрата, бадделеитового порошка) способствует повышению термостойкости за счет образования микротрещиноватой структуры, обеспечивает высокую коррозионную стойкость изделиям.Zirconia ZrO 2 (in the form of zircon concentrate, baddeleyite powder) helps to increase heat resistance due to the formation of a microcracked structure, provides high corrosion resistance to products.
Один из огнеупорных компонентов, выбранных из группы, включающей: оксид магния, оксид алюминия, оксид кальция, диоксид кремния, диоксид циркония, оксид хрома, корунд, боксит, шамот, андалузит, циркон, причем, природный, синтетический или обработанный различным способом - совместным спеканием, кальцинированный, спеченный или плавленый, в порошкообразном материале является основным сырьевым материалом.One of the refractory components selected from the group consisting of: magnesium oxide, aluminum oxide, calcium oxide, silicon dioxide, zirconium dioxide, chromium oxide, corundum, bauxite, chamotte, andalusite, zircon, moreover, natural, synthetic or processed in various ways - by joint sintering, calcined, sintered or fused, in a powdery material is the main raw material.
Приведенные выше огнеупорные компоненты могут входить в порошкообразный материал в качестве добавки, в количестве 1-25% от общей массы огнеупорного порошка.The above refractory components may be included in the powder material as an additive, in an amount of 1-25% of the total mass of the refractory powder.
Также, в качестве добавки в порошкообразный огнеупорный материал могут входить такие огнеупорные компоненты, как:Also, as an additive, powdered refractory materials may include such refractory components as:
- оксид хрома Cr2O3 (в виде хромитовой руды), который способствует повышению термостойкости и шлакоустойчивости;- chromium oxide Cr 2 O 3 (in the form of chromite ore), which helps to increase heat resistance and slag resistance;
- оксид титана, который способствует спеканию изделий в процессе обжига, обеспечивая высокую механическую прочность и низкую открытую пористость;- titanium oxide, which contributes to the sintering of products during the firing process, providing high mechanical strength and low open porosity;
- титанат алюминия TiO2·Al2O3 в виде спеченного и/или плавленого тиалита, который обладает высокой термостойкостью и небольшим термическим расширением.- aluminum titanate TiO 2 · Al 2 O 3 in the form of sintered and / or fused thialite, which has high heat resistance and low thermal expansion.
Использование в способе трехмерной печати изделий огнеупорных компонентов типа шпинелей: алюмомагниевой MgO·Al2O3, алюможелезистой FeAl2O4 - герцинита, галаксита MnAl2O4, способствует формированию термостойкой структуры изделия и повышает устойчивость к истиранию. Указанные шпинели получены плавкой или спеканием глинозема и оксида магния и/или оксида железа. В качестве добавки шпинельные материалы вводятся в количестве 5-25%. При содержании менее 5% - снижаются термостойкость и устойчивость изделий к механическим воздействиям в условиях значительного градиента температур при контакте с обжигаемыми материалами в службе. Содержание более 25% - ведет к увеличению пористости изделий, что повлечет за собой снижение срока их эксплуатации за счет увеличения газопроницаемости и, как следствие, степени пропитки агрессивными компонентами в условиях службы.The use of spinel-type refractory components in the method of three-dimensional printing of products: aluminum-magnesium MgO · Al 2 O 3 , aluminum-iron FeAl 2 O 4 — hercinite, galaxite MnAl 2 O 4 , promotes the formation of a heat-resistant structure of the product and increases abrasion resistance. These spinels are obtained by smelting or sintering alumina and magnesium oxide and / or iron oxide. As an additive spinel materials are introduced in an amount of 5-25%. When the content is less than 5%, the heat resistance and resistance of the products to mechanical stress are reduced in the conditions of a significant temperature gradient in contact with fired materials in the service. The content of more than 25% - leads to an increase in the porosity of products, which will entail a reduction in their life due to increased gas permeability and, as a result, the degree of impregnation of aggressive components in the service environment.
При производстве динасовых изделий хромитовая руда (тонкоизмельченной фракции) может вводится в количестве 2-25%, увеличивая шлакоустойчивость и термостойкость, введение большего количества хромитовой руды снижает огнеупорность.In the production of dinas products, chromite ore (finely divided fraction) can be introduced in an amount of 2-25%, increasing slag resistance and heat resistance, the introduction of a larger amount of chromite ore reduces fire resistance.
Оксид титана вводится в качестве добавки в количестве 1-4%. Заявленные пределы содержания оксида титана являются оптимальными для достижения требуемых физико-химических характеристик.Titanium oxide is introduced as an additive in an amount of 1-4%. The declared limits of the content of titanium oxide are optimal to achieve the required physico-chemical characteristics.
Добавку углеродного компонента (в виде графита и/или технического углерода) предлагается вводить в количестве 5-15%. При введении углеродного компонента менее 5% увеличивается открытая пористость изделия, при введении более 15% (повышается шлакоустойчивость, снижается механическая прочность, снижается стойкость к окислению, что приведет к дополнительному введению комплекса антиоксидантов).The addition of a carbon component (in the form of graphite and / or carbon black) is proposed to be introduced in an amount of 5-15%. With the introduction of the carbon component of less than 5%, the open porosity of the product increases, with the introduction of more than 15% (slag resistance increases, mechanical strength decreases, oxidation resistance decreases, which will lead to the additional introduction of a complex of antioxidants).
Огнеупорные компоненты для порошковой смеси предварительно приготавливают из одного, двух или более огнеупорных оксидных материалов. Подготовка включает измельчение сырьевых материалов путем дробления или помола, фракционирование измельченных материалов путем просеивания и изготовление смесей, предназначенных для дальнейшего формования, в соответствии с рецептурой по составу материалов и зерновому составу (Таблица 1).The refractory components for the powder mixture are preliminarily prepared from one, two or more refractory oxide materials. Preparation includes grinding raw materials by crushing or grinding, fractionation of crushed materials by sieving and making mixtures intended for further molding, in accordance with the recipe for the composition of the materials and grain composition (Table 1).
Огнеупорные компоненты вводятся в смесь в порошкообразном виде. В соответствии с настоящим изобретением порошкообразный материал состоит из смеси дисперсного и зернистого огнеупорного материала. Доля дисперсного огнеупорного материала с размером зерна менее 0,1 мм составляет от 40 до 90 мас. %, доля зернистого огнеупорного материала с размером зерна более 0,5 мм составляет от 10 до 60 мас. %. Возможны комбинации различных фракций огнеупорного материала: 6-3 мм, 3-1 мм (2-1 мм), 1-0,5 мм - зернистая часть смеси, 0,1-0 мм, 0,063-0 мм - дисперсная часть смеси. Оптимальные зерновые составы огнеупорных компонентов находятся в области, содержащей 10-60% зернистого огнеупорного материала с размером зерна 3,0-0,5 мм, и 40-90% дисперсного огнеупорного материала с размером зерна 0,1-0 мм, при этом суммарное количество огнеупорного порошкообразного материала в каждом случае составляет 100 мас. %.Refractory components are introduced into the mixture in powder form. In accordance with the present invention, the powdered material consists of a mixture of dispersed and granular refractory material. The proportion of dispersed refractory material with a grain size of less than 0.1 mm is from 40 to 90 wt. %, the proportion of granular refractory material with a grain size of more than 0.5 mm is from 10 to 60 wt. % Combinations of various fractions of the refractory material are possible: 6-3 mm, 3-1 mm (2-1 mm), 1-0.5 mm - the granular part of the mixture, 0.1-0 mm, 0.063-0 mm - the dispersed part of the mixture. The optimal grain compositions of the refractory components are in the region containing 10-60% of the granular refractory material with a grain size of 3.0-0.5 mm, and 40-90% of the dispersed refractory material with a grain size of 0.1-0 mm, the total the amount of refractory powder material in each case is 100 wt. %
Размер фракции определяет толщину слоя огнеупорной порошковой смеси, наносимого на подложку. Предпочтительно иметь толщину слоя не более 3 мм.The size of the fraction determines the thickness of the layer of refractory powder mixture deposited on the substrate. It is preferable to have a layer thickness of not more than 3 mm.
Подбирая гранулометрический состав порошкообразного материала, состоящего из однокомпонентной шихты или шихты, состоящей из различных видов огнеупорных материалов, изменяя размеры зерен отдельных компонентов, можно добиться необходимых свойств готового изделия.By selecting the granulometric composition of a powdery material consisting of a single-component charge or a mixture consisting of various types of refractory materials, changing the grain sizes of individual components, it is possible to achieve the necessary properties of the finished product.
Смешение компонентов производится в смесительных бегунах, предпочтительно дисперсная фракция (до 0,1 мм) добавляется к зернистой (более 0,5 мм). В процессе смешения в бегунах возможно получение более предпочтительного гранулометрического состава порошкообразного материала в результате дополнительного измельчения.The components are mixed in the mixing runners, preferably the dispersed fraction (up to 0.1 mm) is added to the granular (more than 0.5 mm). During the mixing process in the runners, it is possible to obtain a more preferred particle size distribution of the powdered material as a result of additional grinding.
В качестве связующего материала предлагается использовать (по отдельности или их смесь в произвольной комбинации):It is proposed to use as a binder material (individually or their mixture in an arbitrary combination):
- сульфатно-хлоридные соли (например, хлорид магния (бишофит), сульфат магния),- sulfate chloride salts (for example, magnesium chloride (bischofite), magnesium sulfate),
- органические связующие (например, фенолы, каменноугольный пек, органические клеи), органический растворитель может быть представлен этиленгликолем, фурфуриловым спиртом, поливиниловым спиртом,- organic binders (e.g. phenols, coal tar pitch, organic adhesives), the organic solvent may be ethylene glycol, furfuryl alcohol, polyvinyl alcohol,
- гидравлическое вяжущее (например, дисперсные высокоглиноземистый цемент, каустизированный периклаз),- hydraulic binder (e.g. dispersed high alumina cement, causticized periclase),
- химико-керамическое связующее (смесь следующих компонентов: химических - силиката натрия и/или силиката калия, пирофосфата натрия и/или полифосфата натрия и/или триполифосфата натрия; минеральных - талька, микрокремнезема; органических - связующего фенольного порошкообразного и/или лигносульфонатов технических.)- a ceramic-ceramic binder (a mixture of the following components: chemical - sodium silicate and / or potassium silicate, sodium pyrophosphate and / or sodium polyphosphate and / or sodium tripolyphosphate; mineral - talc, silica fume; organic - a phenolic powder binder and / or technical lignosulfonates. )
Выбор связующего материала зависит от выбора огнеупорных компонентов и добавок. Количество связующих материалов определяется необходимостью обеспечения достаточной прочности получаемого изделия.The choice of binder material depends on the choice of refractory components and additives. The amount of binder materials is determined by the need to ensure sufficient strength of the resulting product.
Дополнительно, могут вводиться пластифицирующие добавки в количестве менее 1%, благодаря чему при меньшем содержании влаги получается необходимая плотная структура с меньшей пористостью и усадкой. Количественное содержание указанных добавок подобрано экспериментальным путем для получения необходимой плотной структуры, путем снижения межзеренного трения при уплотнении посредством вибрации. В качестве указанных добавок предлагается использовать, например, кварцевую пыль, оливин, полифосфат натрия, кальцинированная сода и др.Additionally, plasticizing additives in an amount of less than 1% can be introduced, due to which, with a lower moisture content, the necessary dense structure with less porosity and shrinkage is obtained. The quantitative content of these additives is selected experimentally to obtain the necessary dense structure, by reducing intergranular friction during compaction by vibration. It is proposed to use, for example, silica dust, olivine, sodium polyphosphate, soda ash, etc.
Вводить данные добавки возможно как в сухом (при смешении компонентов), так и жидком виде (в том числе с раствором солей магния).It is possible to enter these additives both in dry (when mixing the components) and in liquid form (including with a solution of magnesium salts).
Сущность предлагаемого способа изготовления керамических изделий заключается в послойном отвердевании порошкообразного огнеупорного материала по 3D-модели, подготовленной методом компьютерного 3D-моделирования. Компьютер посылает управляющий сигнал на 3D-принтер, форсунка (печатающая головка) которого, двигаясь вдоль направлений X и Y, печатает рисунок сечения модели в порошкообразном огнеупорном материале связующим, например раствором сульфатных и/или хлоридных солей магния, и/или органическим связующим. Жидкий пластификатор может подаваться в печатающую головку отдельно или совместно с раствором солей магния. Контакт огнеупорного порошкового компонента и связующего приводит к росту кристаллов, фиксируя частицы порошка. Слой порошка равномерно распределяется скребком каретки при обратном ходе. Вибрация позволяет уплотнить частицы и снизить пористость до приемлемого уровня. При завершении прохода форсунки (печатающей головки) дно матрицы (сменной кассеты) опускается вдоль направления Z, сверху засыпается свежий слой порошкообразного компонента для нового слоя.The essence of the proposed method for the manufacture of ceramic products is the layer-by-layer solidification of the powdered refractory material according to the 3D model prepared by computer 3D modeling. The computer sends a control signal to a 3D printer, the nozzle (print head) of which, moving along the X and Y directions, prints a sectional drawing of the model in a powdery refractory material with a binder, for example, a solution of magnesium sulfate and / or chloride salts, and / or an organic binder. Liquid plasticizer can be supplied to the printhead separately or together with a solution of magnesium salts. The contact of the refractory powder component and the binder leads to crystal growth, fixing the powder particles. The powder layer is evenly distributed by the carriage scraper during the reverse stroke. Vibration allows you to compact particles and reduce porosity to an acceptable level. At the end of the passage of the nozzle (printhead), the bottom of the matrix (replaceable cartridge) drops along the Z direction, a fresh layer of the powdered component for the new layer falls asleep on top.
Далее приведены примеры конкретного осуществления изобретения, не исключающие другие варианты в пределах формулы предлагаемого изобретения. Для большего понимания заявляемый способ трехмерной печати описан со ссылкой на Фиг.1. На ПК инженера-конструктора подготавливается заданная 3D-модель огнеупорного изделия (с сохранением в формате STL) и пересылается на ПК, управляющий 3D-принтером. Установленное на управляющем компьютере программное обеспечение условно делит модель на n слоев и посылает управляющие сигналы. Управление трехмерной печатью осуществляется с электронного блока управления 1.The following are examples of specific embodiments of the invention, not excluding other options within the claims of the invention. For a better understanding of the claimed method of three-dimensional printing is described with reference to Fig.1. On the design engineer’s PC, the specified 3D model of the refractory product (with saving in the STL format) is prepared and sent to the PC that controls the 3D printer. The software installed on the control computer conditionally divides the model into n layers and sends control signals. Three-dimensional printing is controlled from the
Все исходные компоненты, кроме жидких компонентов, смешиваются в соотношении, указанном в таблице 1, в смесительных бегунах, затем полученная смесь высыпается в приемный бункер (2) 3D-принтера. Вес замеса - 500 кг.All the starting components, except for the liquid components, are mixed in the ratio shown in table 1 in the mixing runners, then the resulting mixture is poured into the receiving hopper (2) of the 3D printer. The weight of the batch is 500 kg.
Из приемного бункера 2 смесь высыпается в лоток 3, который продвинувшись вдоль направления X, осуществляет засыпку огнеупорного порошкового материала толщиной 3 мм в сменную кассету 4. Слой порошка равномерно распределяется скребком каретки при обратном ходе. Далее печатающая головка 5, двигаясь вдоль направлений X и Y, печатает рисунок сечения модели (соответствующих n-му сечению) на слое порошка жидким связующим веществом. Жидкое связующее вещество поступает в печатающую головку 5 из емкости 8. Далее сменная кассета 5 опускается на 3 мм, после чего рабочий объем подвергается действию вибраторов 6 в течение 3-5 сек. При завершении прохода печатающей головки 5 дно сменной кассеты 4 опускается вдоль направления Z, сверху засыпается свежий слой порошкообразного компонента для нового нанесения связующего материала.From the
После завершения формирования изделия 7 сменная кассета 4 извлекается из 3D-принтера и отправляется на выдержку в течение 2-24 часов, при которой происходит набор прочности изделия. Сменная кассета 4 ставится на упор в специальной решетке над пустым кюбелем, куда при опускании стенок кассеты на решетку, высыпается неиспользованный порошок, используемый затем вновь. При этом сформированное изделие остается на поднятом относительно стенок дне кассеты, с которого снимается и отправляется на сушку. Сушку изделий производят при температуре 100-200°C.After the formation of the
При необходимости (в зависимости от условий эксплуатации изделий в различных тепловых агрегатах) производится обжиг изделий с образованием керамических связей при температуре 1600-1900°C. Необходимость обжига определяется достижением улучшенных физико-химических свойств изделий: прочность, плотность, стойкость к агрессивным средам и т.п.If necessary (depending on the operating conditions of the products in various thermal units), products are fired with the formation of ceramic bonds at a temperature of 1600-1900 ° C. The need for firing is determined by the achievement of improved physicochemical properties of products: strength, density, resistance to aggressive environments, etc.
Для полученных предлагаемым способом изделий согласно соответствующим ГОСТам определяли открытую пористость и термостойкость (нагрев до 1300°C - вода). Указанные показатели приведены в таблице 2.For the products obtained by the proposed method according to the relevant GOSTs, open porosity and heat resistance were determined (heating to 1300 ° C - water). The indicated indicators are given in table 2.
Заявляемым способом могут быть изготовлены керамические блоки и изделия сложной геометрии. При использовании предлагаемого способа значительно сокращается время цикла от проектирования до производства (примерно, в 8-12 раз), экономия средств и времени за счет отсутствия пресс-оснастки или опалубки в данном технологическом процессе, которые обычно приходится изготавливать заранее под каждый конкретный образец керамического изделия.The inventive method can be made of ceramic blocks and products of complex geometry. Using the proposed method significantly reduces the cycle time from design to production (approximately 8-12 times), saving money and time due to the absence of press tooling or formwork in this process, which usually have to be made in advance for each specific ceramic product sample .
Керамические изделия, полученные по данной технологии, имеют изотропную структуру, в отличие от анизотропной структуры изделий, получаемых при полусухом прессовании, кроме того, практически отсутствует расфракционирование по высоте.Ceramic products obtained by this technology have an isotropic structure, in contrast to the anisotropic structure of products obtained by semi-dry pressing, in addition, there is practically no diffraction by height.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013118068/05A RU2535704C1 (en) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Method of 3d printing on refractory articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013118068/05A RU2535704C1 (en) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Method of 3d printing on refractory articles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013118068A RU2013118068A (en) | 2014-10-27 |
| RU2535704C1 true RU2535704C1 (en) | 2014-12-20 |
Family
ID=53286083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013118068/05A RU2535704C1 (en) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Method of 3d printing on refractory articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2535704C1 (en) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567318C1 (en) * | 2014-05-06 | 2015-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное Предприятие Интеллектуальные Информационные Системы" | Device of displacement of 3d-printer working table |
| RU2635309C1 (en) * | 2016-05-10 | 2017-11-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" | Composition of water-resistant magnesium binder with zero-deformations (versions) |
| WO2018063217A1 (en) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | Hewlett-Packard Development Company, Lp | Build material management |
| WO2018118032A1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Extracting 3d objects |
| WO2018156938A1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional printing |
| RU2668107C1 (en) * | 2017-11-14 | 2018-09-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Method of manufacturing products from powder ceramic materials |
| WO2019017926A1 (en) * | 2017-07-19 | 2019-01-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional (3d) printing |
| WO2019078896A1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Apparatuses with a porous membrane to fluidize particulate material |
| RU2689833C1 (en) * | 2018-09-19 | 2019-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕХ-М" | Method of producing ceramic articles based on powders of metal oxides |
| RU2693095C1 (en) * | 2017-07-05 | 2019-07-01 | Сакми Кооператива Мекканичи Имола Сочьета' Кооператива | Method and apparatus for making ceramic articles |
| RU2699144C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-09-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method of making a product from refractory materials by three-dimensional printing |
| WO2019212493A1 (en) * | 2018-04-30 | 2019-11-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional printing |
| RU2707372C1 (en) * | 2018-11-12 | 2019-11-26 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Method for manufacturing foundry molds of complex geometry from sand-polymer systems |
| RU2712996C2 (en) * | 2015-07-31 | 2020-02-03 | Сакми Кооператива Мекканичи Имола Сочьета' Кооператива | Line and method for production of decorated ceramic articles |
| RU2715184C1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (Институт катализа СО РАН, ИК СО РАН) | Method of producing sorbents |
| RU2738371C1 (en) * | 2017-08-11 | 2020-12-11 | Косел Кемикалс Ко., Лтд. | Self-cure organic synthetic resin composition for additive production and use thereof |
| RU2753304C2 (en) * | 2016-07-14 | 2021-08-13 | Фосеко Интернэшнл Лимитед | Ceramic products and their production methods |
| US11389867B2 (en) | 2017-02-24 | 2022-07-19 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional (3D) printing |
| WO2023282906A1 (en) * | 2021-07-09 | 2023-01-12 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional printing with removable support structures |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118768567A (en) * | 2023-04-05 | 2024-10-15 | 福州大学 | A magnesium alloy composite material and its preparation method and use |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990003893A1 (en) * | 1988-10-05 | 1990-04-19 | Michael Feygin | An improved apparatus and method for forming an integral object from laminations |
| US6375874B1 (en) * | 1996-12-20 | 2002-04-23 | Z Corporation | Method and apparatus for prototyping a three-dimensional object |
| RU2311984C2 (en) * | 2002-08-20 | 2007-12-10 | Экс Уан Корпорейшн | Casting method and equipment for performing the same |
| RU2417890C2 (en) * | 2005-09-20 | 2011-05-10 | Птс Софтвэар Бв | Device to producing 3d article and method of producing said article |
| WO2011087564A1 (en) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Cement-based materials system for producing ferrous castings using a three dimensional printer |
-
2013
- 2013-04-18 RU RU2013118068/05A patent/RU2535704C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990003893A1 (en) * | 1988-10-05 | 1990-04-19 | Michael Feygin | An improved apparatus and method for forming an integral object from laminations |
| US6375874B1 (en) * | 1996-12-20 | 2002-04-23 | Z Corporation | Method and apparatus for prototyping a three-dimensional object |
| RU2311984C2 (en) * | 2002-08-20 | 2007-12-10 | Экс Уан Корпорейшн | Casting method and equipment for performing the same |
| RU2417890C2 (en) * | 2005-09-20 | 2011-05-10 | Птс Софтвэар Бв | Device to producing 3d article and method of producing said article |
| WO2011087564A1 (en) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Cement-based materials system for producing ferrous castings using a three dimensional printer |
Cited By (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567318C1 (en) * | 2014-05-06 | 2015-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное Предприятие Интеллектуальные Информационные Системы" | Device of displacement of 3d-printer working table |
| RU2712996C2 (en) * | 2015-07-31 | 2020-02-03 | Сакми Кооператива Мекканичи Имола Сочьета' Кооператива | Line and method for production of decorated ceramic articles |
| RU2635309C1 (en) * | 2016-05-10 | 2017-11-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" | Composition of water-resistant magnesium binder with zero-deformations (versions) |
| RU2753304C2 (en) * | 2016-07-14 | 2021-08-13 | Фосеко Интернэшнл Лимитед | Ceramic products and their production methods |
| US12071379B2 (en) | 2016-07-14 | 2024-08-27 | Foseco International Limited | Ceramic objects and methods for manufacturing the same |
| WO2018063217A1 (en) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | Hewlett-Packard Development Company, Lp | Build material management |
| US11613081B2 (en) | 2016-09-29 | 2023-03-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Build material management |
| WO2018118032A1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Extracting 3d objects |
| US11072161B2 (en) | 2016-12-21 | 2021-07-27 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Extracting 3D objects |
| CN109715369A (en) * | 2016-12-21 | 2019-05-03 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | Extract 3D object |
| WO2018156938A1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-08-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional printing |
| US11583920B2 (en) | 2017-02-24 | 2023-02-21 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional printing |
| US11577316B2 (en) | 2017-02-24 | 2023-02-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional printing |
| US11511338B2 (en) | 2017-02-24 | 2022-11-29 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional printing |
| US11389867B2 (en) | 2017-02-24 | 2022-07-19 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional (3D) printing |
| US12186805B2 (en) | 2017-02-24 | 2025-01-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional printing |
| US12214421B2 (en) | 2017-02-24 | 2025-02-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional (3D) printing |
| RU2693095C1 (en) * | 2017-07-05 | 2019-07-01 | Сакми Кооператива Мекканичи Имола Сочьета' Кооператива | Method and apparatus for making ceramic articles |
| US11318532B2 (en) | 2017-07-19 | 2022-05-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional (3D) printing |
| CN111032315B (en) * | 2017-07-19 | 2021-10-29 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | Three-dimensional (3D) printing |
| CN111032315A (en) * | 2017-07-19 | 2020-04-17 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | Three-dimensional (3D) printing |
| WO2019017926A1 (en) * | 2017-07-19 | 2019-01-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional (3d) printing |
| RU2738371C1 (en) * | 2017-08-11 | 2020-12-11 | Косел Кемикалс Ко., Лтд. | Self-cure organic synthetic resin composition for additive production and use thereof |
| WO2019078896A1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Apparatuses with a porous membrane to fluidize particulate material |
| RU2668107C1 (en) * | 2017-11-14 | 2018-09-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Method of manufacturing products from powder ceramic materials |
| WO2019212493A1 (en) * | 2018-04-30 | 2019-11-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional printing |
| RU2689833C1 (en) * | 2018-09-19 | 2019-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕХ-М" | Method of producing ceramic articles based on powders of metal oxides |
| RU2707372C1 (en) * | 2018-11-12 | 2019-11-26 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Method for manufacturing foundry molds of complex geometry from sand-polymer systems |
| RU2715184C1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (Институт катализа СО РАН, ИК СО РАН) | Method of producing sorbents |
| RU2699144C1 (en) * | 2018-12-18 | 2019-09-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Method of making a product from refractory materials by three-dimensional printing |
| WO2023282906A1 (en) * | 2021-07-09 | 2023-01-12 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional printing with removable support structures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013118068A (en) | 2014-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2535704C1 (en) | Method of 3d printing on refractory articles | |
| CN108727040B (en) | Porous refractory castable, its use and manufacture | |
| Snelling et al. | Binder jetting advanced ceramics for metal-ceramic composite structures | |
| KR101832945B1 (en) | Use of unfired refractory products as a lining in large-volume industrial furnaces, as well as an industrial furnace lined with said unfired refractory products | |
| EP4081359B1 (en) | Refractory brick and method of manufacturing the same | |
| JP7647002B2 (en) | 3D ceramic printing | |
| JP5775112B2 (en) | Cast body, castable composition, and production method thereof | |
| KR20190122728A (en) | Method for producing porous sintered magnesia, backfill for the production of mid-clay ceramic fire resistant products comprising sintered magnesia granules, products and methods for producing the same, lining of industrial furnaces, and industrial furnaces | |
| JP6462347B2 (en) | Mold sand and its manufacturing method | |
| JP2013043180A (en) | Molding sand and method for producing the same | |
| JP5276861B2 (en) | Ceramic aggregate for mold, method for producing the same, and mold using the same | |
| JPH0663684A (en) | Production of ceramic core for casting | |
| AU742062B2 (en) | Castable refractory composition and methods of making refractory bodies | |
| JP6595688B2 (en) | Mold sand and its manufacturing method | |
| EA042406B1 (en) | POROUS REFRACTORY CAST MATERIAL, ITS APPLICATION AND PRODUCTION | |
| BR112023000152B1 (en) | 3D CERAMIC PRINTING | |
| KR20230019340A (en) | Mixed sand comprising waste molding sand and method of manufacturing same | |
| JPH05212487A (en) | Production of casting mold | |
| JPS60206609A (en) | Gas-permeable mold |