Прорыв в керамической 3D-печати

Отчет за 15 мая 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Питер Град, Tech Xplore

По мнению китайских ученых из Университета Цзяннань, будущее будет зависеть от керамической массы и 3D-печати.

Ученые университета под руководством профессора Лю Рена разработали метод, позволяющий создавать сложные формы, которые ранее были невозможны с помощью традиционной 3D-печати. Они добились этого, создав керамическую смесь, которая практически мгновенно затвердевает под воздействием ближнего инфракрасного света.

Преимущества более ранних процессов, используемых в 3D-печати, часто сводились на нет проблемами точности, скорости и экономичности.

Например, стереолитография, в которой используются лазерные лучи для сплавления мелких частиц пластика, металла, стекла или керамического порошка в твердый объект, обычно требует создания опорных конструкций, которые удерживают крупномасштабные структуры или структуры странной формы на месте до тех пор, пока компоненты не затвердеют. . Это увеличивает время и стоимость крупных проектов.

Использование поддерживающих структур — будь то в стереолитографии или других подобных подходах — также требует их возможного удаления. Это создает потенциальные проблемы, связанные с точностью размеров и гладкостью поверхности. Кроме того, удаление опорных конструкций может привести к образованию микротрещин и даже разрушению конструкции из-за дополнительного веса.

Альтернативные процессы производства керамики, которые позволяли производить продукцию без использования опорных конструкций, использовали ультрафиолет для упрочнения компонентов. Эти процессы выиграли от большего пространственного контроля на этапе закалки. Но этому подходу препятствовали ограничения способности ультрафиолетового света проникать в керамические растворы.

Ученые Университета Цзяннань нашли обходной путь. Они обнаружили, что могут создавать объекты с большей долговечностью и более быстрыми сроками изготовления, используя керамическую пасту с процессом затвердевания, основанным на ближнем инфракрасном свете, а не на ультрафиолетовом свете.

«Регулируя интенсивность облучения и скорость печати, керамическую суспензию можно отверждать на месте во время экструзии без использования подставок», — заявили ученые в своем отчете, недавно опубликованном в журнале Nature Communications.

«Повышение прочности и самонесущей способности экструдированных нитей повышает точность изготовления. Что еще более важно, гибкость 3D-печати [облегчает] печать небольших угловых или даже горизонтальных выступов без дефектов провисания или наклона».

Они смогли создавать сложные объекты, которые были достаточно прочными, чтобы сохранять свою форму и устойчивость в воздухе сразу после выдавливания из сопла принтера.