Немецкие ученые разработали метод 3D-печати гладкой керамики

Исследователи из Федерального опытно-исследовательского института материаловедения Германии (BAM) научились создавать 3D-печатные керамические структуры с гладкими краями и высокой плотностью. Исследования ведутся совместно с компанией Voxeljet – одним из ведущих производителей промышленных установок для селективного лазерного спекания порошковых материалов (SLS). Полученные образцы керамических изделий отличаются более высокой прочностью, пониженной склонностью к образованию трещин и фактическим отсутствием пор с вытекающим повышением плотности.

Команда ученых под руководством профессора Йенса Гюнстера исследует 3D-печать прекерамическими полимерами. «Мы используем коммерческие, очень недорогие порошки, применяемые в промышленных процессах и производстве косметики. Мы наносим материал слой за слоем и выборочно склеиваем его растворителем до получения необходимой структуры», – рассказывает Гюнстер. В этом методе растворитель наносится на каждый слой струйной головкой. Сформированная полимерная структура затем обжигается в инертной атмосфере при температурах свыше 1200°С, а на выходе получается стекловидная керамика из оксикарбида кремния (SiOC). Трудность заключается в том, что сам полимер начинает плавиться всего при 60°С, и печатные изделия быстро теряют форму. Решить проблему удалось с помощью некой «связывающей добавки», предохраняющей структуру во время обжига.

«Отталкиваясь от возможностей связующей добавки, мы усовершенствовали метод. Теперь мы используем две печатающие головки, наподобие цветной печати на бумаге. Одна головка печатает смесью растворителя и байндера, а вторая – чистым растворителем. Первой головкой мы печатаем скелет структуры, а второй строим оболочку. Во время обжига скелет сохраняет форму, а оболочка плавится и обволакивает скелет, даже проникая в решетчатые структуры за счет комбинации вязкости, поверхностного натяжения и гравитации. В результате получается керамика с гладкой поверхностью, без пор или острых краев, оптимизированная за счет самостоятельного формирования и стойкая к давлению», – поясняет Гюнстер. Разработчики надеются решить одну из главных проблем, связанных с технологиями порошковой печати: в готовых изделиях зачастую образуются микротрещины и полости, снижающие прочность и надежность. Детали, полученные новым методом, более устойчивы к негативным эффектам термоусадки за счет высокой плотности, а сам метод достаточно прост и эффективен для масштабного промышленного применения.

ИсточникА у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.