BAM突破技术可3D打印出表面光滑无孔隙陶瓷部件

发表于 2016-10-3 01:08:00 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 打印 上一主题 下一主题 0 13167

尽管对于3D打印技术的前景很少人会提出质疑,但是客观地说,这项技术还远远算不上成熟,因为它在很多方面都有着或多或少的缺陷。比如那些用于航空航天应用的金属或陶瓷粉末3D打印机,它们打印出来的部件经常会有一些非常细微的锋利边缘或者孔隙,尽管这些缺陷非常细微,您甚至用肉眼都无法看到它们。但是不久前,美国卡内基·梅隆大学的研究人员们先前发现这些小瑕疵会降低3D打印对象的机械属性。可以说,这也是阻碍工业级3D打印技术大规模应用的原因之一。

近日,来自德国联邦材料研究和检测机构(BAM)研究所的科学家们开发出了一项革命性的陶瓷粉末3D打印技术,就完全克服了上述问题。

据天工社了解,BAM隶属于BMWi,即德国联邦经济事务与能源部(千万别跟汽车品牌宝马公司弄混淆了)。BAM作为该部的一个研究所,主要专注于材料工程和测试,并就如何保护人、环境和材料货物提供咨询意见。德国的建筑、工程等行业常常依赖于BAM的研究和认证。

如今,使用一种自定义的3D粉末打印技术,该研究所能够3D打印出具有更高稳定性的陶瓷结构。在这些3D打印的陶瓷结构中,空袭和毛边不再存在,从而减少了断裂的可能性并提高了零部件密度。与此同时,他们的方法快速、简单、价格低廉,而且不使用有害物质——非常适于范围广泛的制造行业。

据悉,该BAM陶瓷3D打印项目的负责人Jens Günster教授开发出了一种被称为预陶瓷的聚合物,该聚合物可以在3D打印过程中被转化为陶瓷。与普通陶瓷不同的是,该材料可以交联、塑性变形、熔化或用各种溶剂溶解。

研究人员称,这项技术最大的特点在于它的成本相当低廉。“我们使用的是市场上一种很便宜的粉末,这种粉末经常被用于工业处理和化妆品的制造。我们逐层施加它,并用一种溶剂将其粘附在一起,以形成所需的结构。”Günster教授透露。这种逐层3D打印溶剂的方式有点像喷墨打印,与此同时,聚合物会在1200摄氏度以上的无氧环境种燃烧,把SiOC变成陶瓷。

据称,为了使整个过程完成,德国工程师们不得不依靠一种全新的共聚物。这是因为,3D打印的聚合物会在60摄氏度的时候开始熔化,使烧制无法完成。为了克服这一问题,他们将一种交联介质加入了溶解的粉末,以确保在烧制过程中对象结构得以维持。

然后,他们使用了两个不同的打印头,一个用来挤出溶剂/交联介质,另一个挤出纯溶剂。“我们使用这两种液体分别打印结构的骨架和表面。骨架可以在烧制的过程中保留起结构,因为它含有交联剂。而没有交联剂的表面会在烧制过程中融化。它会与骨骼融合在一起,甚至会在粘度、表面张力和重力的相互作用下进入其晶格结构。因此,我们就获得了一种表面光滑、无孔隙或锋利边缘的陶瓷制品。”该教授说。

值得一提的是,在开发期间,BAM研究团队与德国知名工业级3D打印企业Voxeljet进行了合作。
(编译自3Ders.org)来源:天工社

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