Сверхвысокая загрузка твердых частиц позволяет создавать высокоточные керамические детали.

Исследователи Национального Тайваньского университета разработали суспензию со сверхвысоким содержанием твердых частиц (83 об.%), но с высокой текучестью, для 3D-печати, которая позволяет производить керамические детали с чрезвычайно низкой усадкой и 100% плотностью, преодолевая главный барьер в прецизионном производстве керамики.

3D-печать расширила возможности создания керамических компонентов сложной формы, но давняя проблема ограничила ее использование в высокоточных приложениях. Во время высокотемпературной обработки печатная керамика значительно сжимается и теряет точность размеров из-за удаления большого количества полимерного связующего. Нередко такое выгорание связующего приводит к деформации и дефектам готовых керамических изделий.

Исследовательская группа из Национального Тайваньского университета (NTU) разработала многообещающую стратегию, позволяющую решить давнюю проблему. Разработав высококонцентрированная суспензия Для 3D-печати команда успешно создала керамические детали, усадка которых после спекания составляет менее 6,5%, установив новый стандарт точности размеров в керамике, напечатанной на 3D-принтере. Исследование опубликовано в Аддитивное производство.

Прорыв произошел благодаря упаковке исключительно большого количества керамических частиц в фотоотверждаемую смолу при сохранении плавности потока во время 3D-печати. Тщательно настроив совместимость частиц со смолой и оптимизировав распределение частиц по размерам для более эффективной упаковки, исследователи создали суспензию со сверхвысоким содержанием твердых частиц, содержащую 83% керамики, которая по-прежнему плавно течет, что обеспечивает надежную 3D-печать.

Поскольку напечатанные сырые детали состоят всего из 17% полимера, во время нагрева удаляется гораздо меньше материала, что значительно снижает усадку конечных керамических компонентов. Сложные керамические детали, такие как турбиноподобные конструкции, достигли почти полной плотности и сохранили сложные детали с поразительной точностью.

«Эта стратегия представляет собой важную веху в 3D-печати керамики», — говорит соавтор, доктор Ин-Чи Ляо, профессор химического машиностроения в Национальном тайваньском университете. «Впервые, точность и сложность могут быть достигнуты вместе путем интеграции дизайна материалов, печати и термообработки в единую стратегию».