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復(fù)雜陶瓷增材制造的突破
閱讀：753 發(fā)布時間：2023-6-28在瑞士SUPSI大學(xué)的一個突破性博士項目中，Marco Pelanconi開發(fā)了一種新的混合添加制造工藝來制造復(fù)雜的陶瓷結(jié)構(gòu)。Sintratec Kit在他的研究中發(fā)揮了重要作用。
來自瑞士的研究
在過去的20年里混合材料實驗室(HM實驗室)的南瑞士應(yīng)用科學(xué)與藝術(shù)大學(xué)(SUPSI)一直在進行陶瓷的前沿研究。2019年，HM實驗室負責(zé)人Alberto Ortona教授已經(jīng)展示了這種潛力多孔3D打印對陶瓷材料的影響。現(xiàn)在，Ortona教授在帕多瓦大學(xué)的博士生之一，Marco Pelanconi，已經(jīng)成功地就這個研究領(lǐng)域的博士論文進行了答辯。
一種新型混合增材制造工藝
作為他的論文項目，Pelanconi優(yōu)化了上述過程，通過添加制造生產(chǎn)復(fù)雜的陶瓷建筑。該方法包括通過選擇性激光燒結(jié)(SLS ),結(jié)合預(yù)陶瓷聚合物的滲透，3D打印具有高微孔率的聚合物預(yù)制件。然后，熱解用于在大約1000℃獲得聚合物到陶瓷的轉(zhuǎn)化。通過熔融硅滲透進行最終致密化，以獲得高密度的陶瓷部件。
在Sintratec Kit內(nèi)進行選擇性激光燒結(jié)后，Marco Pelanconi去除殘余粉末，獲得PA12零件。
用開放參數(shù)控制孔隙度
這Sintratec Kit由于3D打印機的開放參數(shù)，迄今為止一個也是一個SLS領(lǐng)域的組裝套件成為Marco Pelanconi研究的中心。Pelanconi解釋說，該套件允許我們改變許多打印參數(shù)，包括粉末表面溫度、層厚度、激光速度、陰影間距等，從而輕松控制3D打印部件的孔隙率。通過改變這些因素，材料工程師能夠?qū)崿F(xiàn)理想的孔隙率，從而獲得高質(zhì)量的零件。合適的孔隙率對進一步滲透至關(guān)重要。
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通過改變印刷參數(shù)可以獲得不同的孔隙率。
創(chuàng)造復(fù)雜的陶瓷建筑
為了說明這種方法如何用于特別復(fù)雜的形狀，Pelanconi的研究集中在兩種具有不同拓撲結(jié)構(gòu)的圓柱形多孔結(jié)構(gòu)上:旋轉(zhuǎn)立方體和回轉(zhuǎn)體。使用打印后Sintratec PA12 和隨后轉(zhuǎn)化成陶瓷的過程中，所得部件表現(xiàn)出優(yōu)異的機械和熱性能。盡管收縮了約25%,但它們保持了原始的形狀，沒有變形或宏觀裂紋。根據(jù)Pelanconi的說法，它們令人印象深刻的165 MPa雙軸強度仍可通過進一步的工藝優(yōu)化來提高。
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3D打印的回轉(zhuǎn)體和旋轉(zhuǎn)立方體結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換成不同陶瓷之前和之后。
眾多行業(yè)的潛力
為什么復(fù)雜陶瓷架構(gòu)如此有前途？Pelanconi強調(diào)，這些類別的材料提供了鋼無法提供的的熱機械性能，如耐高溫、高抗氧化性、高熱震抗性和高強度。因此，陶瓷非常適合用于環(huán)境，例如熱交換器、催化劑載體、蓄熱器、燃燒器或航空航天。這種創(chuàng)新方法由HM實驗室的Marco Pelanconi提出，由于可以從各種預(yù)陶瓷聚合物中獲得許多不同的陶瓷材料，因此可以被高科技產(chǎn)業(yè)所利用。
使用Pelanconi的工藝，可以制作各種陶瓷(SiC、SiOC、SiCN、SiSiC等)的復(fù)雜形狀。)可以相對快速有效地生產(chǎn)。
“SLS允許我們生產(chǎn)非常復(fù)雜的高分辨率零件，并允許我們控制零件的微孔率——這是其他AM技術(shù)不容易實現(xiàn)的。”
----馬爾科·佩朗科尼 材料工程師 蘇普西
源文摘自：Sintratec