Analysis and modelling of single domain core-shell (?FeNi/chromite) nanoparticles emitted during selective laser melting, and their magnetic remanence

Show simple item record

dc.contributor.author Dvorsky, Richard cze
dc.contributor.author Kukutschova, Jana cze
dc.contributor.author Pagac, Marek cze
dc.contributor.author Svoboda, Ladislav cze
dc.contributor.author Simonova, Zuzana cze
dc.contributor.author Dedlkova, Katerina Peterek cze
dc.contributor.author Bednar, Jiri cze
dc.contributor.author Mendes, Rafael Gregorio cze
dc.contributor.author Matysek, Dalibor cze
dc.contributor.author Malina, Ondrej cze
dc.contributor.author Tuček, Jiří cze
dc.contributor.author Vilamova, Zuzana cze
dc.contributor.author Kiselev, Sergei cze
dc.contributor.author Gemming, Thomas cze
dc.contributor.author Filip, Peter cze
dc.date.accessioned 2024-08-24T07:28:50Z
dc.date.available 2024-08-24T07:28:50Z
dc.date.issued 2023 eng
dc.identifier.issn 0959-6526 eng
dc.identifier.uri https://hdl.handle.net/10195/83808
dc.description.abstract Despite recent intense implementation of increasingly eco-friendly additive manufacturing, the properties of nanoparticulate pollutants emitted during Laser Powder Bed Fusion are still not fully understood, and have generally been overlooked. This study aims to fill this gap in current research by providing new insights into distinct metal/oxide core-shell nanoparticles (3-36 nm) that are produced during 3D printing using stainless steel. It also suggests possible ways for the removal of these potentially harmful by-products. Further, this research also provides a newly developed kinetic model that predicts a metal core growth time of below 200 mu s and confirms the predicted theory for the formation of these by-products. In the current study it was found that the cores produced during this process are purely metallic and consist of meteoroid phase kamacite (alpha FeNi). Within this study there was found to be a complete dominance of single-domain cores of kamacite with pre-vailing particles below the superparamagnetic threshold showing strong magnetic response and remanence. This new knowledge can be used to minimize potential health risks and reduce contamination of raw materials by this nanoparticulate pollutant, which can adversely affect the quality of printed metal parts, the environment, and the health of the operator. These findings also provide a new possibility of targeted efficient production of super-paramagnetic core-shell nanoparticles with a metallic kamacite core during laser powder bed fusion of austenitic steel 316L powder, which can be used in the production of sensors. eng
dc.format p. 136688 eng
dc.language.iso eng eng
dc.publisher Elsevier Science eng
dc.relation.ispartof Journal of Cleaner Production, volume 400, issue: 10 May 2023 eng
dc.rights Pouze v rámci univerzity eng
dc.subject Additive manufacturing eng
dc.subject Core-shell nanoparticles eng
dc.subject Kamacite eng
dc.subject Superparamagnetism eng
dc.subject 3D printing eng
dc.subject 316L Stainless steel eng
dc.subject Aditivní výroba cze
dc.subject nanočástice s jádrem a obalem cze
dc.subject kamacit cze
dc.subject superparamagnetismus cze
dc.subject 3D tisk cze
dc.subject 316L Nerezová ocel cze
dc.title Analysis and modelling of single domain core-shell (?FeNi/chromite) nanoparticles emitted during selective laser melting, and their magnetic remanence eng
dc.title.alternative Analýza a modelování nanočástic s jednou doménou jádro-plášť (?FeNi/chromit) emitovaných při selektivním laserovém tavení a jejich magnetická remanence cze
dc.type article eng
dc.description.abstract-translated Navzdory nedávné intenzivní implementaci stále více ekologicky šetrné výroby aditiv nejsou vlastnosti nanočásticových znečišťujících látek emitovaných během Laser Powder Bed Fusion stále plně pochopeny a byly obecně přehlíženy. Tato studie si klade za cíl zaplnit tuto mezeru v současném výzkumu poskytnutím nových poznatků o odlišných nanočásticích s jádrem a obalem kovu/oxidu (3-36 nm), které se vyrábějí během 3D tisku s použitím nerezové oceli. Navrhuje také možné způsoby odstranění těchto potenciálně škodlivých vedlejších produktů. Dále tento výzkum také poskytuje nově vyvinutý kinetický model, který předpovídá dobu růstu kovového jádra pod 200 mus a potvrzuje předpokládanou teorii tvorby těchto vedlejších produktů. V současné studii bylo zjištěno, že jádra vyrobená během tohoto procesu jsou čistě kovová a sestávají z meteoroidní fáze kamacitu (alfa FeNi). V rámci této studie byla zjištěna úplná dominance jednodoménových jader kamacitu s převládajícími částicemi pod superparamagnetickým prahem, které vykazují silnou magnetickou odezvu a remanenci. Tyto nové poznatky lze využít k minimalizaci potenciálních zdravotních rizik a snížení kontaminace surovin touto nanočásticovou znečišťující látkou, která může nepříznivě ovlivnit kvalitu tištěných kovových dílů, životní prostředí a zdraví obsluhy. Tyto poznatky také poskytují novou možnost cílené efektivní výroby superparamagnetických nanočástic jádro-plášť s kovovým kamacitovým jádrem při fúzi prášku austenitické oceli 316L v laserovém loži, které lze využít při výrobě senzorů. cze
dc.peerreviewed yes eng
dc.publicationstatus postprint eng
dc.identifier.doi 10.1016/j.jclepro.2023.136688 eng
dc.relation.publisherversion https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652623008466?via%3Dihub eng
dc.identifier.wos 000955047500001 eng
dc.identifier.scopus 2-s2.0-85150783757 eng
dc.identifier.obd 39889436 eng


This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search DSpace


Advanced Search

Browse

My Account