Naukowcy przygotowują materiały kompozytowe z węglika krzemu i polimerów do drukowania 3D SLS

Selektywne spiekanie laserowe (SLS) W celu obniżenia tych kosztów można by użyć drukowania 3D, a zespół współpracowników chińskich naukowców z Południowego Uniwersytetu Nauk i Technologii, Uniwersytetu Południowo-Wschodniego i Instytutu Technologii w Harbin niedawno opublikował artykuł, pt. "Opracowanie kompozytowych proszków SiC / PVB do selektywnego spiekania laserowego metodą SiC", który wyjaśnia, w jaki sposób przygotowano kompozyty SiC-polimer o dobrej dyspersyjności i sypkości, za pomocą metody mielenia kulowego, do druku 3D SLS. Łącząc wiele materiałów w materiał kompozytowy, gotowe komponenty mogą odnosić korzyści z odpowiednich wytrzymałości każdego materiału.

Streszczenie brzmi: "Subspoeroidalne kompozytowe granulki SiC / polimer o dobrej sypkości do produkcji dodatków / drukowanie 3D SiC przygotowano za pomocą mielenia kulowego z modyfikacją powierzchni przy użyciu poliwinylobutyralu (PVB). PVB przylega do powierzchni cząstek SiC, tworząc usieciowaną strukturę sieci i utrzymuje je połączone ze sobą w lekkie agregaty. Zbadano szczegółowo wpływ PVB na kształt, wielkość, skład fazowy, rozkład i płynność kompozytowego proszku polimer-ceramika. Wyniki pokazują, że kompozytowy materiał proszkowy ma dobrą chłonność lasera przy długości fali poniżej 500 nm. "

Istnieją dwa podejścia do produkcji elementów ceramicznych z wykorzystaniem technologii SLS: bezpośrednia i pośrednia. W tym badaniu naukowcy stworzyli swoje kompozytowe materiały proszkowe, stosując poliwinylobutyral (PVB) jako środek wiążący w celu zbadania jego wpływu na modyfikację powierzchni proszków, w celu pośredniego przetwarzania SLS.

"W przypadku pośredniego SLS przetwarzanie, polimery są wykorzystywane do złożenia fazy wiążącej ", wyjaśniają naukowcy. "Dla pośredniego SLS istnieją trzy etapy: (a) Pierwszym krokiem jest wybranie odpowiedniej fazy ceramicznej i polimerowej do przygotowania kompozytowych proszków ceramicznych / polimerowych jako materiałów wyjściowych pośredniego SLS; (b) drugim etapem jest zastosowanie lasera do stopienia fazy organicznej w proszku kompozytów ceramicznych / polimerowych, a następnie cząstki ceramiczne zostaną związane spoiwem i przygotowywane są części zielone; (c) ostatnim krokiem dla pośredniego SLS jest usunięcie spoiwa i spiekanie zielonej części, aby zwiększyć jej gęstość i wytrzymałość. "

Ponieważ wiele komercyjnych proszków ceramicznych ma nieregularną morfologię i słabą sypkość, nie są one doskonale nadaje się do drukowania 3D. Najważniejszym krokiem pośredniego przetwarzania SLS jestrzeczywista produkcja aglomeratów proszków polimerowo-ceramicznych.

Zespół połączył PVB, poliwinylopirolidon (PVP) i komercyjny proszek SiC z bezwodnym alkoholem, a następnie mielono w młynie kulowym przy 120 obrotach na minutę przez 12 godzin. Uzyskane proszki przesiano przez sito 120 mesh, zanim użyto Concept Laser M2 do ukończenia wstępnych testów rozprowadzania i formowania kompozytów.

Badano chłonność lasera kompozytowego proszku i skaningową mikroskopię elektronową (SEM). zastosowano go do zbadania morfologii i mikrostruktury granulowanych cząstek, podczas gdy dyfrakcja promieni rentgenowskich zidentyfikowała skład fazowy kompozytowych proszków, dyfrakcję laserową mierzyły rozmiar aglomeratów, a także testowano analizę "UV-Vis" materiałów.

Naukowcy z powodzeniem przygotowali subspoeroidalne kompozytowe granulki SiC / polimer, o dobrej sypkości, do druku 3D SLS i dodali spoiwo PVB w celu modyfikacji powierzchni. Zbadano wpływ PVB na rozkłady, sypkość, kształty i rozmiary aglomeratów proszków polimerowo-ceramicznych i określono kilka ważnych informacji.

Po pierwsze, dodany PVB ma wartość optymalną (~ 3 wt. %), a granulki SiC modyfikowane tym materiałem wykazywały dobre właściwości rozprowadzania i sypkość. Ponadto, gdy długość fali jest poniżej 500 nm, kompozytowy proszek miał dobrą chłonność lasera, co sugeruje, że użycie drukowania SLS 3D do wytworzenia materiału może działać z systemami o odpowiedniej długości fali

"Wyniki pokazują, że dodatek spoiwa polimerowego poprawia charakterystykę rozkładu wielkości i płynność granulowanych cząstek w pewnym zakresie "- zakończyli naukowcy. "Jednakże, gdy zawartość PVB wzrasta do wyższej wartości (np. Więcej niż 7% wagowych), większy dodatek PVB nie będzie miał większego wpływu na gęstość pozorną, gęstość nasypową, współczynnik Carr ani stosunek Hausnera."