Металл2024 Реклама
Метобр2024 Реклама

Электронный микроскоп подтвердил высокое качество структуры 3д-печатной керамики

zhvtlt
Идет загрузка
Загрузка
15.03.2016
6501
8
Обзоры

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

8
Электронный микроскоп подтвердил высокое качество структуры 3д-печатной керамики
Уважаемое сообщество 3Dtoday!

Я продолжаю публиковать информацию о испытании технологии 3д печати с таким материалом, как сверхпрочная керамика. Эти исследования проводились коллективом ученых из Томского государственного университета. В общих чертах об этом я рассказывал в предыдущем посте.

Для печати использовалась «Дельта», изготовленная по технологии Джонатана Кипа. Однако система подачи материала была доработана. Ниже приведены выдержки из исследования на оригинальном языке науки

(здесь заканчивается мой текст).
  • В работе проведены исследования, направленные на разработку оригинальной конструкции устройства, предназначенного для получения сложнопрофильных изделий из технической керамики с использованием метода послойного наплавления (Fusing Deposition Modeling, FDM). На примере керамики из оксида алюминия (
  • Al
  • 2
  • O
  • 3
  • ) показана принципиальная возможность получения аддитивных керамических структур без различимых границ между слоями материала.

    Разработка современных высокоточных устройств аддитивных технологий с использованием метода послойного наплавления, адаптированных к работе с термопластичными керамическими системами является актуальной задачей, так как это позволит получать изделия сложной формы без использования дорогостоящей технологической оснастки и минимальными затратами человеческого труда.

    В качестве материала использовали термопластичную суспензию, предварительно нагретую до температуры в диапазоне (70÷90)
  • о
  • С, подачу нагретой термопластичной суспензии через сопло осуществляли под давлением.
  • Термопластичная суспензия представляет собой смесь тугоплавких порошков оксида алюминия с термопластичной связкой. При этом было реализовано быстрое охлаждение слоев затвердевающего материала путем подачи охлажденного воздуха к месту экструзии материала.
  • Для объёмной печати сложнопрофильных изделий из керамики была разработана оригинальная конструкция принтера и экструдера, обеспечивающего экструзию термопластичных керамических суспензий через сменную фильеру.
  • Электронный микроскоп подтвердил высокое качество структуры 3д-печатной керамики
  • На рисунке представлено схематическое изображение разработанной конструкции (3
  • D
  • принтера). Устройство состоит из электронного управляющего блока с установленным программным обеспечением в виде CAD/CAM пакетов – 10, который контролирует перемещение платформы 7 по заданной схеме и работу редуктора 2 для регулировки давления в системе подачи воздуха из компрессора 1. Таким образом, редуктор 2 и задвижка 8 обеспечивают контроль давления в системе подачи термопластичной суспензии по тракту трубопровода и, тем самым, определяют расход материала в каждой точке. Герметичная ёмкость 3, предназначенная для разогрева термопластичной суспензии до заданной температуры, снабжена манометром для контроля давления, нагревательными элементами и мешалкой, которая приводится в движение электродвигателем 4. Перемешивание расплавленной в емкости 3 термопластичной суспензии необходимо во избежание расслоения.
  • Предварительно разогретая до рабочей температуры термопластичная суспензия за счет избыточного контролируемого давления в емкости 3 подавалась по подогреваемому гибкому трубопроводу 5 к печатающему блоку. Важным является контроль температуры гибкого трубопровода. Под заданными давлением и температурой термопластичная суспензия поступала к печатающему блоку, снабженному соплом. Построение заданной геометрии из термопластичной суспензии осуществлялось послойно методом наплавления. Каждый последующий слой, формируемый кончиком дозирующей головки, расположен выше предыдущего слоя на определенную и контролируемую высоту (в данном случае была задана высота 400 мкм), на которую перемещается дозирующая головка. Важным является охлаждение заданного суспензии на данном слое с использованием системы подачи сжатого воздуха к месту инжектирования.
  • Электронный микроскоп подтвердил высокое качество структуры 3д-печатной керамики
  • На рисунке представлено изображение фрагмента процесса 3
  • D
  • печати образца из керамики. Видно, что процесс реализуется по заданной схеме. Деламинации слоев не наблюдалось. Появление дефектов в виде «наплывов» связано с конструктивными особенностями печатающего устройства, которое требует дальнейшей модернизации.
  • С целью удаления связующих компонент, полученную после печати заготовку отжигали и спекали.
  • После высокотемпературного спекания образцов толщина слоя составила порядка 400 мкм, что соответствовало заданной высоте слоя при перемещении дозирующей головки.
  • Электронный микроскоп подтвердил высокое качество структуры 3д-печатной керамики
  • На рисунках представлено изображение структуры излома аддитивной керамики. Выявлено, что четко прослеживаются границы слоев материала (выделены линией). Значимым результатом, полученным в ходе проведения исследований и разработок является заключение о том, что внутренняя структура керамики представляет собой монолитный керамический каркас, без границ между слоями материала, которые формируются в процессе печати.
  • Электронный микроскоп подтвердил высокое качество структуры 3д-печатной керамики
    Если у читателя данного поста возникнет необходимость связаться с участниками данной разработки, Владимир Промахов, непосредственный участник исследования, который любезно поделился с нами его результатами, просил указать здесь его контактные данные. Они будут в комментариях к статье.

    Подпишитесь на автора

    Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

    Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

    8
    Комментарии к статье
    Кремень КБ Реклама
    Кремень КМ Реклама