增材制造中的技术陶瓷!
资讯来源:www.bjrhti.com 发布时间:2022-03-12 17:24:25

       与手工或艺术陶瓷相反,技术陶瓷是在许多工业部门中使用了几个世纪的材料。它们以其耐温性、硬度和机械性能而闻名。在增材制造领域,陶瓷不像聚合物或金属那么受欢迎,仍然是一个利基市场,尽管 3D 技术特别适合这些材料。事实上,由于其特性,技术陶瓷是难以成型的材料,而增材制造代表了创建复杂几何形状的相关替代方案。目前与光聚合、粉末床和挤出兼容工艺,陶瓷为制造商、实验室和研究中心提供了多种优势。其中,比利时陶瓷工业研究中心(CRIBC)依赖了几种3D打印工艺,包括法国制造商Pollen AM的工艺。

       增材制造中的技术陶瓷!(图1)

       在过去的二十年中,CRIBC 投资于增材制造,以便能够制造具有复杂几何形状的零件。事实上,技术陶瓷是易碎且耐火的材料,因此本质上难以成型。在使用传统工艺创建复杂的几何形状时,交货时间会延长,并且零件的成本会受到很大影响。增材制造的承诺恰恰在于克服这一陷阱:提供复杂的几何形状,同时保留陶瓷的特性,无论使用何种材料。

       市场上的技术陶瓷

       目前有各种各样的技术陶瓷可以满足各种市场和需求。增材制造中最常用的家族无疑是氧化陶瓷,正如其名称所示,氧化陶瓷由氧化铝或氧化锆等金属氧化物组成。它们在医疗领域用于制造骨骼植入物以及在制表领域。接下来是具有良好机械性能和耐温性的氮化物材料的非氧化陶瓷,以及过硬且经常用于抗摩擦性的碳化物。例如,碳化硅的硬度是钢的三倍。

增材制造中的技术陶瓷!(图2)

       在增材制造中,制造商可以使用不同的技术方法来设计他们的零件,但它们并非都与所有陶瓷系列兼容。CRIBC 测试了几种陶瓷 3D 打印工艺,并能够比较所获得部件的质量、特性和性能。CRIBC 制造流程项目经理 Fabrice Petit 解释说:“有许多用于陶瓷的添加剂技术,但没有一种能取代其他技术。将根据所需的应用进行选择。

       例如,立体光刻技术将是具有小开口和低质量的小零件的理想选择。粉末粘合允许设计大型但非常多孔的零件,因此其用途相当有限。在我看来,挤出工艺仍然是最有趣的,尤其是 Pollen AM 的技术,因为它依赖于注塑行业中的颗粒形式的材料。它是一种开放式机器,可降低材料成本并开辟可能性领域。”

       Pollen AM 技术的选择

       CRIBC 主要使用 Pollen AM 技术研究氧化物,尽管它开始使用氮化物来满足温度要求。它还计划测试碳化物,包括碳化钨。研究中心正在评估零件的技术和特性,无论是晶格结构、氮化物微型涡轮机、碳化钨刀具等。结果令人满意:Pollen AM 的挤压工艺生产出具有非常好的表面光洁度的优质零件,可以受到机械应力。

增材制造中的技术陶瓷!(图3)

       这通常是陶瓷增材制造面临的挑战:需要注意零件的孔隙率,因为如果它太高,机械性能就会不足。表面状况是一个关键点,因为如果它退化,它会导致裂缝,因此零件会在应力后破裂。无论如何,Fabrice Petit 补充道,“陶瓷增材制造与所有 3D 技术一样,提供了更大的设计自由度。我认为这与陶瓷更相关,因为它们的特性和特性。”

       最后,Pollen AM 的挤压工艺比其他陶瓷 3D 打印技术更清洁、更方便的优势。例如,粉床工艺对操作员的健康构成威胁,特别是对他们的呼吸道,但也需要在工作环境中进行一定的安装;Pollen AM 的机器可以在封闭的办公室中使用。Fabrice Petit 总结道。“从实用的角度来看,PAM 技术比其他技术具有明显的优势。再加上材料兼容性、成本和最终零件的质量,它是一种理想的陶瓷增材制造技术。”