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瑞士高校開發(fā)出復(fù)雜陶瓷混合增材制造工藝


來源:南極熊3D打印網(wǎng)

[導(dǎo)讀]  瑞士南部應(yīng)用科學(xué)與藝術(shù)大學(xué)(SUPSI) 的一項博士項目開發(fā)了一種用于創(chuàng)建復(fù)雜陶瓷結(jié)構(gòu)的SLS新型混合3D打印工藝。

中國粉體網(wǎng)訊  瑞士南部應(yīng)用科學(xué)與藝術(shù)大學(xué)(SUPSI) 的一項博士項目開發(fā)了一種用于創(chuàng)建復(fù)雜陶瓷結(jié)構(gòu)的SLS新型混合3D打印工藝。


SUPSI 大學(xué)的混合材料實驗室( HM Lab) 已經(jīng)對陶瓷 3D 打印材料進行了二十年的研究。此實驗室主要聚焦于聚合物和陶瓷基復(fù)合材料領(lǐng)域,以及多孔陶瓷材料的研究。主要研究活動涉及使用各種3D打印技術(shù),用于生產(chǎn)具有高幾何復(fù)雜性的陶瓷物體的新型增材制造方法。2019年,Ortona教授展示了多孔3D打印技術(shù)在陶瓷材料方面的潛力。Pelanconi 已成功通過同一研究領(lǐng)域的博士論文答辯。


作為他的畢業(yè)論文項目,Pelanconi 開發(fā)了一種優(yōu)化的 3D 打印工藝來生產(chǎn)復(fù)雜的陶瓷結(jié)構(gòu):



● 該方法主要是通過 SLS 3D 打印技術(shù)制造具有高微孔率的聚合物預(yù)制件,并結(jié)合陶瓷前聚合物的滲透。

● 然后使用熱解在大約 1000°C 下獲得聚合物到陶瓷的轉(zhuǎn)化。

● 最終通過熔融硅滲透進行最終致密化,以獲得高密度的陶瓷部件。


該項目使用了Sintratec打印機,此款打印機允許研究者們改變很多打印參數(shù),包括粉末表面溫度、層厚度、激光速度、孵化間距等等,從而可以輕松控制 3D 打印部件的孔隙率,可以說Sintratec打印機在項目研究過程中發(fā)揮了重要的角色。Pelanconi 說,通過改變這些因素,他能夠獲得理想的孔隙率和高質(zhì)量的零件,這對于進一步滲透至關(guān)重要。


△在 Sintratec打印機中進行選擇性激光燒結(jié)后,Marco Pelanconi 去除殘留粉末以獲得 PA12 部件


為了說明此種工藝在制造復(fù)雜零件形狀上的優(yōu)勢,Pelanconi 的研究集中在兩種具有不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的圓柱形多孔結(jié)構(gòu):旋轉(zhuǎn)立方體和陀螺儀。在用Sintratec PA12 打印并隨后轉(zhuǎn)化為陶瓷后,所得部件表現(xiàn)出出色的機械和熱性能,盡管零件收縮了約 25%,但它們?nèi)匀槐3至嗽夹螤睿瑳]有變形或宏觀裂紋。根據(jù) Pelanconi 的說法,通過進一步的工藝優(yōu)化,可以使得雙軸強度提高165MPa 。


△借助 Pelanconi 的工藝,可以快速高效地生產(chǎn)各種形狀復(fù)雜的陶瓷


總結(jié)


復(fù)雜的陶瓷結(jié)構(gòu)十分具有前途,因為這些類別的材料提供了比鋼要好的熱機械性能,例如耐高溫、高抗氧化性、高抗熱震性和高強度,因此,陶瓷非常適合用于極端環(huán)境,例如熱交換器、催化劑載體、蓄熱器、燃燒器或航空航天。這種創(chuàng)新方法由 HM 實驗室的 Marco Pelanconi 提出,由于可從范圍廣泛的預(yù)陶瓷聚合物中獲得許多不同的陶瓷材料,因此可以用于高科技行業(yè)。


(中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青)

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