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使用陶瓷制作更大的3D打印物體成為可能

2020年10月31日 18:00:10來源：機(jī)床商務(wù)網(wǎng)點(diǎn)擊：17744

　　【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目機(jī)床上下游】陶瓷是人類制造的古老的材料之一。同時(shí)，它們也是二十一世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)中有前途的材料之一。然而，陶瓷在形狀和工藝上具有挑戰(zhàn)性，特別是對于3D打印(也稱為增材制造AM)而言，將是一種有趣的制造方法的應(yīng)用。

　　埃因霍芬理工大學(xué)博士生Steyn Westbeek開發(fā)了一個(gè)模型，以幫助實(shí)現(xiàn)更大的陶瓷物體的增材制造。該研究是與應(yīng)用科學(xué)研究中心TNO、TU/e高科技系統(tǒng)中心以及其他博士生一起研究的一個(gè)更大項(xiàng)目的一部分，研究陶瓷的整個(gè)打印過程，包括層沉積以及改進(jìn)3D打印機(jī)的控制。

　　獨(dú)特的特性既有好處也有挑戰(zhàn)

　　陶瓷是典型的優(yōu)秀的電絕緣體和熱絕緣體，當(dāng)面對許多化學(xué)物質(zhì)和溫度時(shí)，陶瓷具有堅(jiān)硬、堅(jiān)固、生物相容性和堅(jiān)固性。這些獨(dú)特的特性意味著陶瓷有助于改善生活質(zhì)量、節(jié)約能源、減少磨損，并在許多不同的應(yīng)用中延長部件的壽命。然而，這些特性也可能導(dǎo)致3D打印過程中某個(gè)階段發(fā)生變形和裂縫，通常是由于材料內(nèi)部的應(yīng)力。

　　盡管增材制造在其他材料上已逐漸成為主流，但對陶瓷而言，增材制造還沒有被很好地應(yīng)用。到目前為止，它主要用于生產(chǎn)少量非常細(xì)小的物體，較大的物體容易開裂。

　　Westbeek創(chuàng)建了一個(gè)三維打印機(jī)內(nèi)部物理過程的模型，以幫助提高對陶瓷三維打印的理解，并使打印更大對象成為可能。陶瓷的AM是一個(gè)兩步的過程：首先，將陶瓷粉末和粘合劑的混合物鋪成非常薄的一層，在每層之間用紫外光硬化。這將創(chuàng)建對象的終形狀。其次，在烤箱中加熱物體以除去粘合劑，就像烘烤泥土雕塑一樣。

　　預(yù)測硬化階段出了什么問題

　　Westbeek主要關(guān)注UV硬化階段，即粘合劑/粉末混合物變成固體。硬化步驟可能是材料中應(yīng)力的來源。該模型包括打印機(jī)設(shè)置，例如UV光源的特性和粘合劑的屬性，以及在硬化過程中從陶瓷粉末上反射的光和對象內(nèi)部溫度升高等過程。

　　有了這些知識，就可以改變3D打印過程，以確保它適合您要打印的形狀。這減少了許多不同的問題，例如壁太厚、物體過熱、硬化太少或不均勻，以及終導(dǎo)致裂縫和不必要變形的應(yīng)力的產(chǎn)生。這種新的認(rèn)識是朝著復(fù)雜形狀和大面積陶瓷印刷應(yīng)用邁出的寶貴一步。

（來源：機(jī)床商務(wù)網(wǎng)）

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