Druk 3D Ceramika kompozytowa z FDM i spiekaniem

W badaniu naukowcy wybrali dwie metody drukowania 3D oparte na surowcach do łączenia zarówno porowatych i gęstych elementów ceramicznych, czarno-białego tlenku cyrkonu lub stali nierdzewnej i tlenku cyrkonu. W przypadku pierwszej metody zastosowano druk 3D FFF, podwójną dyszową drukarkę 3D; pierwsza głowica drukująca została załadowana włóknem cyrkonowym, a druga została obciążona filamentem ze stali nierdzewnej 17-4PH. Te same parametry zostały użyte do wydrukowania obu materiałów, chociaż temperatury głowicy drukującej różniły się nieznacznie.

Próbki kuboidów drukowano w 3D, naprzemiennie z materiałami co dwie lub trzy warstwy. Próbki następnie debindowano i spiekano, co prowadziło do gęstych, dobrze związanych części.

W innej procedurze naukowcy stosowali termoplastyczny druk 3D, który łączy zalety FFF, robocasting i drukowania atramentowego, przy użyciu kropli. odkładanie się lepkiego materiału termoplastycznego do budowy elementu ceramicznego. Ta metoda ma szereg zalet, w tym:

Do swoich eksperymentów naukowcy przygotowali zawiesiny tlenku cyrkonu za pomocą nanometrycznego tlenku cyrkonu w proszku. Aby wytworzyć czarne i białe składniki, przygotowano kolejną zawiesinę przy użyciu proszku TZ-Black. Jako układ wiążący zastosowano mieszaninę parafiny i wosku pszczelego.

"Układ wiążący i środek dyspergujący ogrzano do 100 ° C i homogenizowano przez 30 minut w ogrzewanym rozpuszczalniku", wyjaśniają naukowcy . "Następnie dodano proszek i ewentualnie potrzebne środki porotwórcze (PFA), takie jak polisacharyd, a zawiesiny homogenizowano przez mieszanie przez 2 godziny w temperaturze 100 ° C."

Próbki wydrukowano, debindowano i spiekano. Po spiekaniu, prawie gęstą i porowatą objętość połączono w jeden składnik. Aby zilustrować różne porowatości, próbki umieszczono przed światłem, a bardziej porowate odcinki wydawały się ciemniejsze. Oba podejścia, FFF i termoplastyczny druk 3D, umożliwiły naukowcom tworzenie komponentów o różnych właściwościach, niezależnie od tego, czy są to materiały, porowatość czy kolor.

Autorami publikacji są Tassilo Moritz, Uwe Scheithauer, Steven Weingarten, Johannes Abel, Robert Johne, Alexander Michaelis, Stefan Hampel i Santiago Cano Cano