Российские ученые разработали опытно-промышленный способ аддитивного производства циркониевой керамики

Новая методика с использованием технологий 3D-печати позволит получать техническую керамику на основе оксида циркония для нужд электронной, авиационной, космической и других отраслей. Циркониевая керамика обладает относительно высокой вязкостью и стойкостью к разрушению в сравнении с другими видами. Разработанный способ прецизионного производства обеспечивает высокое разрешение при передаче геометрических характеристик 3D-моделей к конечным изделиям, сообщает Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова.

Аддитивное производство приобретает статус стратегически важной и приоритетной технологии в многих отраслях промышленности. По мнению экспертов Национального совета по разведке США уже к 2030 году аддитивные технологии смогут практически полностью заменить некоторые виды традиционных производств. В мире современных материалов керамике принадлежит особая роль, обусловленная широким диапазоном разнообразных физических и химических свойств. Поскольку к керамике относят любые поликристаллические материалы, получаемые спеканием неметаллических порошков, количество керамических материалов очень велико и разнообразно как по химическому и фазовому составу, структуре, свойствам, так и областям применения. Интерес к конструкционной и функциональной керамике в последние годы существенно вырос прежде всего благодаря возможности создания новых материалов с необходимым набором свойств.

Прецизионная керамика — сравнительно новый вид материалов, поэтому масштабы ее производства как по объему, так и по стоимости продукции существенно уступают производству традиционных металлических и полимерных материалов. Вместе с тем темпы роста ее выпуска — от пятнадцати до двадцати пяти процентов ежегодно — намного превышают соответствующие показатели для стали, алюминия и других металлов. В настоящее время основными производителями технической керамики являются США и Япония — 38% и 48 % соответственно. США доминируют в области конструкционной керамики, предназначенной в первую очередь для металлообрабатывающих предприятий. Япония безраздельно доминирует в области функциональной керамики, в основном применительно к производству компонентов электронных устройств. Несмотря на то что в настоящее время в общей структуре производства керамических материалов большую часть составляет функциональная керамика, максимальные темпы роста прогнозируются для керамических материалов конструкционного назначения. Об этом свидетельствуют результаты анализа оценок специалистов ста ведущих фирм Японии, согласно которому перспективы применения керамических материалов на семьдесят процентов связаны с их механическими, тепловыми и химическими свойствами.

Ученые Института металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова совместно с коллегами из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, инновационного центра «Сколково», Института физической химии и электрохимии имени Фрумкина и Московского научно-исследовательского онкологического института имени П. А. Герцена разработали способ аддитивного производства технической керамики на основе оксида циркония путем отверждения фотополимерной суспензии в ванне. Ноу-хау разработки заключается в составе фотополимерной смолы — вязкой суспензии на основе метилметакрилата с добавлением порошкового диоксида циркония — и использовании спекающей добавки в системе Na2O-2SiO2 при термической обработке керамических изделий. С высокой производительностью и точностью получены различные сложные объемные формы, в том числе штифты и абатменты для стоматологии и реконструктивно-восстановительной хирургии.

«В настоящее время в ИМЕТ РАН проводятся мероприятия по практическому внедрению разработки в реальный сектор экономики, а именно получен патент РФ на интеллектуальную собственность и создается опытно-промышленный участок аддитивного производства прецизионной технической керамики широкого спектра применения», — рассказал директор Института металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова Владимир Комлев.

Исследование поддержано Министерством науки и высшего образования РФ, результаты опубликованы в журнале Additive Manufacturing.

А 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.