Създаване на сложни инженерни части
Керамиката се използва широко в машиностроенето, електрониката и космическите проекти. Нейната крехкост и твърдост едновременно правят производството й истинско предизвикателство.
Учени от Китай са разработили нова техника за 3D отпечатване на керамика във въздуха без необходимост от поддържащи структури. Наблюдава се и подобряване на техниката за втвърдяване.
Този авангарден метод може да конструира керамични части под почти всеки ъгъл. Това позволява създаването на форми, които преди това са били невъзможни за типичните техники за 3D печат.
Противоречиви свойства
Керамиката се слави със своята структурна стабилност, устойчивост на износване и издръжливост на високи температури. Но присъщата крехкост на материала превръща производството на сложни части в предизвикателство.
3D печатът, наричан още адитивно производство, предлага ефективен и удобен начин за създаване на сложна керамика с интегрирани структури и функции. При традиционното отпечатване често са необходими допълнителни поддържащи структури, за да се предотврати срутване на неподдържаните части. Това допълнително скеле не само засяга ефективността на печат, но също така повдига проблеми, свързани с премахването на опорите в последствие.
Учените се справят с тези предизвикателства разработвайки нова паста за печат и подобрена техника за втвърдяване.
Иновативният метод може незабавно да втвърди многомащабни нишки с диаметри, вариращи от 0,41мм до 3,5мм. Така успешно се конструират различни керамични структури, като пружини или конзоли.
Новата паста представлява фоточувствителна керамична каша, която бързо се втвърдява и увеличава здравината си при излагане на близка инфрачервена (NIR) светлина. С определен интензитет на NIR радиация, материалът запазва формата си във въздуха веднага след като бъде екструдиран от дюзата.
Отпечатаните криви могат свободно да се разширяват в пространството без да е необходима опора. Процесът на печат е плавен и непрекъснат, без необходимост от нагряване или охлаждане. С употребата на NIR светлината може да постигне по-добър ефект от често използваната до момента ултравиолетова (UV) светлина.
Дълбочина на втвърдяване
Редица тестове показват, че под UV светлина дълбочината на втвърдяване може да достигне 1,02мм след 130 секунди. За сравнение, при излагане на NIR светлина за 3 секунди, дълбочината на втвърдяване достига 3,81мм. Това означава, че NIR позволява по-бърз високопрецизен печат.
Техниката е използвана и за създаване на структури с остри завои, като пружини, въпреки че правилният избор на дюзи и лазерното позициониране са от съществено значение за предотвратяване на тяхното срутване или запушване.
Усъвършенстването на компонентите на мастилото и параметрите на печат, като диаметър на дюзата, налягане на екструзия, скорост на движение и интензитет на светлината, може да създаде обекти с по-добра разделителна способност и отличителна естетика.
Новата техника на 3D печат има потенциала да бъде развита допълнително, а керамичните форми, направени без поддръжка, ще вдъхновят повече иновации и ще направят технологиите за адитивно производство по-широко разпространени.
