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Keywords:

  • Suspension;
  • particle processing;
  • materials processing;
  • rheology;
  • alumina
  • Tinten;
  • Partikelverarbeitung;
  • Materialverarbeitung;
  • Rheologie;
  • Aluminiumoxid

Abstract

Ink jet printing techniques are used for an increasing number of materials and applications. Properties of the used inks have great influence on process stability and accuracy as well as the resulting part properties. Inks containing ceramic particles have been applied in various studies and applications. The criteria identifying suitable inks vary depending on the applied printing technology. In this study, inks for application in a piezoelectric print head were investigated. Alumina inks with solid loadings up to 21 vol.-% were prepared and characterized. The Influence of different solid loadings, dispersant concentrations and binding agents was examined. The prepared inks show sufficient stability and fit literature recommendations for successful drop ejection. Considering rheological aspects, two inks with light shear-thinning behaviour and viscosities of 18 mPas and 23 mPas at high shear rates were recommended for upcoming printing tests. The Re/We1/2 ratio can be used for predetermination of print ability but the influence of the surface tension is not sufficiently taken into account using the presented calculations. So further printing experiments are essential for clarification of the calculations and obtained print ability values.

Drucktechnologien finden steigenden Einsatz bei der Verarbeitung verschiedenster Materialien für eine Vielzahl von Anwendungen. Die Eigenschaften der im Prozess eingesetzten Tinten haben einen starken Einfluss auf Prozessstabilität und die Performance der gefertigten Werkstoffe. Tinten gefüllt mit keramischen Partikeln wurden in diesem Zusammenhang bereits untersucht. Die Kriterien seitens der Tinten für einen erfolgreichen Einsatz ist von der eingesetzten Drucktechnologie abhängig. In dieser Untersuchung wurden Tinten für den Druck mit piezoelektrischen Druckköpfen untersucht. Aluminiumoxid-Tinten mit bis zu 21 vol.-% Feststoffgehalt wurden hergestellt und charakterisiert. Der Einfluss von Feststoffgehalt, Verflüssigerkonzentration und eingesetzter Binderkomponente wurden untersucht. Die hergestellten Tinten erweisen sich als ausreichend stabil und erfüllen die rechnerischen Bedingungen für eine erfolgreiche und stabile Tropfenerzeugung. Unter Berücksichtigung rheologischer Aspekte konnten zwei Tinten mit schwach scherverdünnendem Verhalten und Viskositäten von 18 mPas bzw. 23 mPas für geplante Druckuntersuchungen identifiziert werden. Die Kennziffer Re/We1/2 kann zur Vorhersage über die Druckbarkeit von Tinten herangezogen werden. Allerdings besitzt in den hier durchgeführten Berechnungen die Oberflächenspannung der Tinten keinen großen Einfluss auf die Druckbarkeit. Daher sind weitere Drucktests unabdingbar zur weiteren Verifizierung der Berechnungen.