{"id":4064,"date":"2022-09-28T14:29:26","date_gmt":"2022-09-28T12:29:26","guid":{"rendered":"https:\/\/fusioncat.es\/?p=4064"},"modified":"2022-10-05T14:47:49","modified_gmt":"2022-10-05T12:47:49","slug":"iqs3","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/noticies\/iqs3\/","title":{"rendered":"[Tech] T\u00e8cniques d\u2019impressi\u00f3 3D per a la fabricaci\u00f3 de sensors d\u2019hidrogen"},"content":{"rendered":"

En articles anteriors de FusionCAT d\u2019aquesta s\u00e8rie, Contribuci\u00f3 del Laboratori de M\u00e8todes Electrom\u00e8trics d\u2019IQS al projecte FusionCAT: sensors d\u2019hidrogen<\/a>, es van plantejar solucions per a la quantificaci\u00f3 d\u2019is\u00f2tops d\u2019hidrogen mitjan\u00e7ant l\u2019\u00fas de cer\u00e0miques t\u00e8cniques del tipus perovskita, com ara BaCe0.6<\/sub>Zr0.3<\/sub>Y0.1<\/sub>O3-\u03b1<\/sub>. Els sensors proposats estan basats en geometries en forma de tub tancat per un extrem.<\/p>\n

Aquesta geometria destaca per tenir una major \u00e0rea superficial i, per tant, una millor resposta. Per tant, un cop es disposa del material cer\u00e0mic, necessitem m\u00e8todes de fabricaci\u00f3 que ens permetin obtenir els elements amb aquestes geometries amb s\u00e8ries de producci\u00f3 petites. Existeixen tecnologies tradicionals que permeten realitzar aquests processos com l\u2019slip casting<\/em>. El principal problema que presenta aquesta tecnologia \u00e9s que el proc\u00e9s de fabricaci\u00f3 acostuma a ser manual i poc reprodu\u00efble. Altres sistemes tradicionals poden ser el conformat per pressi\u00f3 isost\u00e0tica en fred (CIP), per\u00f2 aquest sistema t\u00e9 la necessitat de mecanitzar posteriorment la pe\u00e7a, implicant una despesa addicional de pols i el risc que la pe\u00e7a no aguanti el proc\u00e9s de mecanitzat.<\/p>\n

IQS proposa el conformat d\u2019aquestes cer\u00e0miques amb t\u00e8cniques d\u2019impressi\u00f3 3D. Aquestes tecnologies, a difer\u00e8ncia dels sistemes tradicionals, permeten l\u2019obtenci\u00f3 de peces mitjan\u00e7ant un sistema molt m\u00e9s reprodu\u00efble. Existeixen m\u00faltiples tecnologies d\u2019impressi\u00f3 3D que permeten la fabricaci\u00f3 additiva de peces cer\u00e0miques, tot i que les m\u00e9s utilitzades s\u00f3n la injecci\u00f3 d\u2019aglutinant, el sinteritzat selectiu per l\u00e0ser, l\u2019estereolitografia i l’extrusi\u00f3 de pastes cer\u00e0miques. Des d\u2019IQS, es van escollir les tecnologies d\u2019estereolitografia i extrusi\u00f3 3D degut a les seves caracter\u00edstiques.<\/p>\n

 <\/p>\n

Estereolitografia<\/u><\/strong><\/h3>\n

L\u2019estereolitografia \u00e9s una tecnologia que permet la fabricaci\u00f3 mitjan\u00e7ant la polimeritzaci\u00f3 amb llum UV de resines fotosensibles amb la cer\u00e0mica dispersa capa a capa. Per tant, la resoluci\u00f3 de les peces ve determinada per la resoluci\u00f3 de la projecci\u00f3.<\/p>\n

\"Figura

Figura 1.<\/strong> Representaci\u00f3 esquem\u00e0tica d\u2019un sistema d\u2019impressi\u00f3 3D d\u2019estereolitografia<\/p><\/div>\n

 <\/p>\n\n\n\n\n\n
Avantatges:<\/u><\/strong><\/p>\n

+\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Peces amb molt bona resoluci\u00f3 i alta fidelitat al model inicial<\/p>\n

+\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Permet imprimir v\u00e0ries peces en el mateix temps<\/td>\n<\/tr>\n

\u00a0<\/u><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Inconvenients:<\/u><\/strong><\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Alt contingut en mat\u00e8ria org\u00e0nica: Dificultat per densificar<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Preu dels equips de fabricaci\u00f3<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

 <\/p>\n

Extrusi\u00f3 de pastes cer\u00e0miques<\/u><\/strong><\/h3>\n

La tecnologia d\u2019extrusi\u00f3 de pasta cer\u00e0mica permet la fabricaci\u00f3 a partir d\u2019una pasta viscosa de components org\u00e0nics, com aglutinants, barrejats amb el pols cer\u00e0mic.<\/p>\n

\"Figura

Figura 2.<\/strong> Representaci\u00f3 esquem\u00e0tica d\u2019un sistema d\u2019impressi\u00f3 3D d\u2019extrusi\u00f3 de pasta cer\u00e0mica<\/p><\/div>\n

 <\/p>\n\n\n\n\n\n
Avantatges:<\/u><\/strong><\/p>\n

+\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Tecnologia molt extensa i, per tant, de cost redu\u00eft<\/p>\n

+\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Necessita poca quantitat de pols cer\u00e0mic per funcionar<\/td>\n<\/tr>\n

\u00a0<\/u><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Inconvenients:<\/u><\/strong><\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Resoluci\u00f3 interm\u00e8dia degut a la visibilitat de les capes<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Alt contingut en mat\u00e8ria org\u00e0nica: Dificultat per densificar<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

 <\/p>\n

A IQS, s\u2019han testejat dues tecnologies tradicionals: slip casting<\/em> i premsat isost\u00e0tic en fred (CIP), amb la col\u00b7laboraci\u00f3 de Nanoker S.L., i dues t\u00e8cniques d\u2019impressi\u00f3 3D: estereolitografia, amb la col\u00b7laboraci\u00f3 de Lithoz GmbH, i extrusi\u00f3 de pastes cer\u00e0miques.<\/p>\n

Pel que fa a les t\u00e8cniques tradicionals, els resultats d\u2019slip casting <\/em>han mostrat molts problemes de reproduibilitat i problemes per obtenir la geometria desitjada. Aquestes peces no han mostrat les propietats adequades com per poder fer-les servir per a la construcci\u00f3 de sensors. Per contra, el CIP ha perm\u00e8s obtenir la geometria desitjada, tot i que el gruix de paret de la pe\u00e7a \u00e9s molt elevat degut a la incapacitat del material d\u2019aguantar l\u2019esfor\u00e7 durant el mecanitzat.<\/p>\n

Els resultats obtinguts per les tecnologies d\u2019impressi\u00f3 3D han estat significativament millors. Les peces fabricades mitjan\u00e7ant estereolitografia han mostrat gran reproduibilitat i gruixos de paret molt fins. En canvi, les peces obtingudes per extrusi\u00f3 han presentat algunes limitacions: primerament, el tancament de la pe\u00e7a s\u2019ha hagut de realitzar amb forma el\u00b7l\u00edptica, ja que el filament \u00e9s massa fi com per poder tancar amb forma d\u2019esfera. En segon lloc, no s\u2019han pogut realitzar peces massa altes perqu\u00e8 col\u00b7lapsen durant el proc\u00e9s de fabricaci\u00f3. Finalment, degut a que el di\u00e0metre del filament extru\u00eft \u00e9s d\u20191 mm, la uni\u00f3 entre capes \u00e9s visible. Tot i aquests inconvenients, un cop el m\u00e8tode de fabricaci\u00f3 es va a posar a punt, les peces obtingudes van mostrar bona reproduibilitat entre elles. A continuaci\u00f3, es mostren imatges dels resultats obtinguts amb cadascuna d\u2019aquestes t\u00e8cniques:<\/p>\n

 <\/p>\n

\"Figura

Figura 3.<\/strong> Peces fabricades mitjan\u00e7ant (d\u2019esquerra a dreta): slip casting, CIP, Estereolitografia i extrusi\u00f3 3D<\/p><\/div>\n

 <\/p>\n

Els primers sensors s\u2019han constru\u00eft amb les peces fabricades per impressi\u00f3 3D (estereolitografia i extrusi\u00f3 3D) i s\u2019ha iniciat la campanya experimental. Les mesures s\u2019estan duent a terme a l\u2019interior de reactors d\u2019alta temperatura (fins a 600 \u00b0C) en atmosferes d\u2019hidrogen dilu\u00eft en arg\u00f3 per determinar les seves propietats anal\u00edtiques. A continuaci\u00f3 es mostra una corba de calibratge obtinguda pel sensor constru\u00eft amb extrusi\u00f3 3D:<\/p>\n

\"Figura

Figura 4.<\/strong> Corba de calibratge obtinguda pel sensor fabricat amb extrusi\u00f3 3D<\/p><\/div>\n

 <\/p>\n

Com es pot observar a la Figura 4, el sensor ha mostrat un bon comportament anal\u00edtic en termes de pendent (sensibilitat) i de rang lineal. Com s\u2019observa, la sensibilitat s\u2019ha determinat de m\u00e9s de 20 \u00b5A\/ppm i el rang lineal entre 10 i 50 ppm. Si es comparen aquests resultats amb sensors fabricats amb geometries simples, com discos, la sensibilitat ha passat de 1.2 a 20.6 \u00b5A\/ppm(17 cops superior) i el rang de treball s\u2019ha aconseguit reduir de 60 – 200 ppm fins a 10 – 50 ppm (entre 4 i 6 cops inferior).<\/p>\n

Simult\u00e0niament, s\u2019ha comen\u00e7at la preparaci\u00f3 de sensors mitjan\u00e7ant les peces obtingudes amb CIP per verificar si el gruix de paret t\u00e9 un efecte significatiu sobre la resposta dels sensors.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En articles anteriors de FusionCAT d\u2019aquesta s\u00e8rie, Contribuci\u00f3 del Laboratori de M\u00e8todes Electrom\u00e8trics d\u2019IQS […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":4073,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[44],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4064"}],"collection":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4064"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4064\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4080,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4064\/revisions\/4080"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media\/4073"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4064"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4064"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4064"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}