中國(guó)粉體網(wǎng)訊 2021年2月26日,來(lái)自斯洛伐克科技大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型陶瓷3D打印材料,這種材料是專為低成本FFF 3D打印機(jī)而設(shè)計(jì)的。
他們開(kāi)發(fā)的3D打印絲材由PVA粘結(jié)劑和莫來(lái)石基體組成,可以從標(biāo)準(zhǔn)的0.4毫米噴嘴擠出,而不需要增加粘性或系統(tǒng)調(diào)整。打印完成之后還可以進(jìn)行后處理,而無(wú)需使用昂貴的專業(yè)熔爐,作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的陶瓷,為潛在的愛(ài)好者提供了巨大的潛力。
陶瓷3D打印測(cè)試件(左邊是600微米的噴嘴,右邊是400微米),圖片來(lái)自《Applied Materials Today》雜志
3D打印陶瓷
通過(guò)3D打印陶瓷,而不是使用注射成型等傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行加工,可以制造出具有高度復(fù)雜內(nèi)部特征的零件。然而,這項(xiàng)技術(shù)只能使用戶進(jìn)行短期的生產(chǎn)運(yùn)行,因?yàn)樾枰幚矸勰┖痛罅康暮筇幚怼?/p>
隨著RepRap項(xiàng)目的成功,F(xiàn)FF系統(tǒng)現(xiàn)在更容易獲得,成為新用戶的理想選擇。
入門(mén)級(jí)機(jī)器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是,它們與ABS和PLA等越來(lái)越多的聚合物兼容,這些聚合物都可以與陶瓷混合形成新型絲材。因此,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了許多陶瓷負(fù)載的混合物,但這些通常需要使用600μm直徑的噴嘴,限制了它可能實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)水平。
脫脂對(duì)團(tuán)隊(duì)測(cè)試對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響不大(前后圖),圖片來(lái)自《Applied Materials Today》雜志
斯洛伐克科技大學(xué)的新型原料
為了使陶瓷材料更容易加工,斯洛伐克科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種新的配方。通過(guò)將莫來(lái)石粉末、脂肪族酸和熱塑性聚合物相結(jié)合,團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出直徑為1.75毫米的絲材,可使用0.4毫米的打印頭進(jìn)行加工,與商業(yè)替代品非常相似。
在優(yōu)化了原料后,研究人員將600和400微米的打印頭連接到Leapfrog Creatr 3D打印機(jī)上,并打印了一組圓柱體樣品。每個(gè)部件都用迷你矩形進(jìn)行圖案設(shè)計(jì),以使打印錯(cuò)誤變得明顯,但團(tuán)隊(duì)觀察到?jīng)]有明顯的裂縫或噴嘴堵塞 。
然而,科學(xué)家們也選擇在廉價(jià)陶窯中的條件下對(duì)他們的測(cè)試部件進(jìn)行脫模,出現(xiàn)了顯著的收縮,在1400℃時(shí)表現(xiàn)出高達(dá)41.5%的收縮。最終,研究人員確定了一個(gè)1250℃到1350℃之間的溫度,以及一個(gè)優(yōu)化的參數(shù)集,得到比使用傳統(tǒng)方法制造的零件大17%的零件。
團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論,他們的原料不僅能與低成本系統(tǒng)兼容,而且能夠比現(xiàn)成的產(chǎn)品更有效地提供陶瓷材料的好處。
研究人員的研究結(jié)果詳見(jiàn)他們題為 "Novel composite filament usable in low-cost 3D printers for fabrication of complex ceramic shapes"的論文。" 該研究由Peter Veteška、Zora Hajdúchová、Jozef Feranc、Katarína Tomanová、Ján Milde、Michaela Kritikos、Ľuboš Bača和Marián Janek共同撰寫(xiě)。
參考資料:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352940721000147#
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川)
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