3D打印具有很大的潛力,但受可打印材料數量的限制。研究人員已將耐熱陶瓷添加到列表中,但是,為增材製造提供了更多的可能性。
在發表在《雜誌》上的一項研究中科學來自HRL實驗室的研究人員表明,現在不僅可以建造,而且可以使陶瓷零件複雜地定制,同時融合了強度和對摩擦,化學降解和熱量的抗性。
陶瓷以其耐用性,尤其是具有復雜形狀的陶瓷而聞名,並且與傳統的製造方法兼容,例如鑄造和加工。儘管需要加熱來結合粉末並創建固體形式,但它還負責將缺陷(如裂縫和裂縫)引入成品。
為了解決這個問題,HRL實驗室的研究人員轉向了由磨損前聚合物製成的可打印樹脂,當施加高熱量時,它們會變成陶瓷。具體而言,他們表明該樹脂與立體光刻兼容,這是一種流行的3D打印技術,它利用激光逐層從液體聚合物中創建結構,並且是用圖案化的面具和紫外線光構建Lattices的Stereolithography的專業方法比立體信譽快的速度快100至1000倍。
印刷後,將樹脂受到加熱,以將其轉動陶瓷,以證明材料令人印象深刻的機械性能。
據高級HRL實驗室科學家Tobias Schaedler稱,該研究使得可以打印兩類有用的陶瓷零件:一個用於火箭,噴氣發動機和機電系統的小型和復雜的組件,以及另一個大型但很大但很輕的晶格結構,用於空氣和航天器外部。
“通過我們的新3D打印過程,我們可以充分利用這種矽氧陶瓷的許多理想特性,包括高硬度,強度和溫度能力以及對磨損和腐蝕的抵抗力,”他說。
HRL Labs還從研究的支持者那裡獲得了國防高級研究項目局(DARPA)的資金,以利用新的3D打印技術來提出一種陶瓷Aeroshell,該技術可用作抗碎屑,壓力和熱量的屏蔽,用於高音飛機或航天器。
根據DARPA的國防科學辦公室主任Stefanie Tompkins的說法,陶瓷泡沫非常適合Aeroshells,但該材料的機械性能差使它們與負載結構不相容。但是,HRL實驗室的陶瓷晶格結構的強度是商業上可用的泡沫的10倍。
Schaedler與Zak Eckel,William Carter,Chaoyin Zhou,Alan Jacobsen和John Martin一起加入學習。