材料

科学家们开发了更实惠的陶瓷来提高爱好者3D打印

研究人员来自斯洛伐克科技大学已经开发出一种新型的陶瓷3D打印材料,用于低成本的FFF机器。

与现有的入门级陶瓷不同,该团队的灯丝,由PVA粘合剂和莫来石底座组成,可以从标准的0.4 mm喷嘴挤出,而不需要增加附着力或系统调节。制剂也是在未使用昂贵的专业炉子的情况下进行后处理,使其作为WILS-BE HOBBYIST CAPOPTERS的预算友好陶瓷的潜在潜力。

该团队的陶瓷3D打印测试对象的自上而下视图。
该团队的陶瓷3D打印测试对象的自上而下视图(600µm喷嘴在左边,400µm在右边)。图片来自今日应用材料杂志。

陶瓷为人民

通过3D打印陶瓷,而不是使用传统的生产方法,如注射成型,它可以创造具有高度复杂的内部特征的零件。然而,到目前为止,由于其使用困难,需要粉末处理和广泛的后处理,该技术只能使用户进行短时间的生产运行。

虽然DIW系统通常被吹捧为比SLS机器更令人兴奋,但在陶瓷时,它们可以为新人提供挑剔,并且可以难以制定最佳糊状物。相比之下,跟随重婚项目的成功, FFF系统现在更容易访问,使它们成为新采用者的理想选择。

进入级机器的另一个优点是它们与诸如ABS和PLA的生长范围的聚合物兼容,可以将各自与陶瓷混合以形成新颖的长丝。结果,已经开发了许多陶瓷加载的混合物,但这些混合物通常需要使用600μm的直径喷嘴,限制了它可以实现的细节水平。

许多实验原料也有3毫米宽,虽然它们是理想的工业应用,但传统的FFF机器往往坚持1.75毫米的格式。更糟糕的是,现有的混合物在脱脂过程中往往会出现不一致的收缩,这限制了它们在3D打印大型零件时的功效,并要求开发一种更可重复的解决方案。

3D印刷零件'填充结构的图像在逐步和之后。
脱脂对团队测试对象的内部结构几乎没有影响(如图前后)。图片来自今日应用材料杂志。

斯洛伐克人的新奇原料

为了使陶瓷材料更容易加工,因此更容易获得,斯洛伐克科学家设计了一种新的配方。通过组合莫来石粉末,脂族酸和热塑性聚合物,该团队能够使用0.4mm打印头的加工1.75毫米直径的灯丝,更像商业替代品。

优化了他们的原料后,研究人员将600和400个µm打印头连接到a上超越Creatr3D打印机,并产生一组圆柱形样品。每个部分都是用迷你矩形图案化的,以使打印错误明显,但团队没有观察到任何可见的裂缝或喷嘴堵塞,导致他们考虑他们的方法取得成功。

然而,科学家们也选择了在廉价陶器窑中发现的条件下除去他们的测试部件,导致显著的收缩,在1400°C时,尺寸减少了41.5%。最终,研究人员在1250到1350°C之间找到了一个最佳温度点,并优化了参数设置,制造的零件比传统方法制造的零件要大17%。

此外,使用他们的新灯丝,研究人员发现,他们需要比对比陶瓷少26倍的材料,以3D打印相同几何形状的部分。因此,该团队得出结论,他们的原料不仅与低成本系统兼容,而且能够比现货产品更有效地传递陶瓷材料的优点。

陶瓷的3D打印潜力

众所周知,陶瓷具有很高的耐热性,但它们的脆弱性意味着企业只是在最近才开始释放它们的潜力。

通用汽车(General Motors)- 一位研究中心HRL实验室在这一领域进行了重大研究,开发了一种新的3D打印方法抗断裂陶瓷基复合材料去年(cmc)。使用一种新型的硅氧烷基陶瓷前树脂,该研究所已经能够制造出独特的坚固的玻璃状结构。

同样的,一个来自弗劳恩霍夫ik (开发了A.多材料喷射(MMJ)系统将金属和陶瓷组合成单个部件。利用他们的新过程,自3D印刷了一系列耐热部件,包括陶瓷增强卫星元件。

粘合剂喷射3D打印机制造商外来也参与进来,通过授权a新型陶瓷生产方法橡树岭国家实验室(ORNL)。采用这种工艺使ExOne能够向客户提供这种技术,而客户现在也可以制造含铝的碳化硼元件。

研究人员的研究结果详细发表在他们题为《新型复合灯丝可用于低成本3D打印机制造复杂的陶瓷形状。“该研究由PeterVeteška,ZoraHajdúchová,Jozef Feranc,KatarínaTomanová,JánMilde,Michaela Kritikos,ŽubošBača和MariánJanek共同撰写。

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特色图像显示使用团队新陶瓷生产的零件的切片型号。图片来自今日应用材料杂志。

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