Компанія Каліфорнія розробляє технологію 3D друку для високоміцної кераміки

Дослідники з приватної компанії HRL Лабораторіз розробили і продемонстрували новий метод виготовлення добавок (3D друку), що дозволяє створювати вироби з керамічного матеріалу високої міцності. Отриманий матеріал витримує рекордні температури і навантаження.

керамічний виріб, на відміну від металу або пластику, не так легко надати потрібну форму. 3D друк дозволяє створювати вироби практично будь-якої форми, але з його допомогою ще не вдалося зробити кераміку.



«3D-друк – це дуже важлива нова технологія, але так далеко не вдалося зробити високоміцні вироби, придатні для техніки», – коментує співавтор Tobias Schaedler. Ми хотіли адаптувати 3D друк для створення високоміцної та теплостійкої кераміки.

Для створення ракетних двигунів, які можуть витримати температуру до 3000 градусів Цельсієм. Але кераміка на принтері, дійсно, ще не була надрукована.



В якості напівфабрикату для матеріалу є спеціальний полімер. Після надання виробу потрібної форми, піддається високотемпературній обробці, після чого вона стає керамічною. В результаті набуває можливість витримати температуру не менше 2000 К ( авторів просто не мали можливості тестування зразків при високих температурах).

Винайдено основи технології - задня в 1960-х роках, похідна полімерованої кераміки. У таких полімерах є основні компоненти кераміки (силікон, азот). Після нагріву з полімеру випаровується метан, вуглекислий газ тощо, залишаючи керамічну конструкцію, що складається з кремнію, вуглецю та азоту. Отриманий продукт зменшує розмір, але зберігає форму.

У цьому процесі було використання речовин, які полімеризовані при впливі ультрафіолетового світла. Це означає, що ви можете друкувати правильний продукт практично будь-якого серійного принтера 3D ( авторів роботи так: вони просто замовили готовий принтер).



Крім традиційної технології додавання, в якій полімерний шар за шаром віджимається на підкладку, автори також спробували метод, який називається самопропануючою хвилеводною технологією. Донна лінія полягає в тому, що готовий полімер здатний пропускати ультрафіолетове випромінювання, при цьому напівфабрикат не обійтися. В результаті, використовуючи ретельно розроблені шаблони, можна полімерувати досить великі ділянки заготовки швидше, ніж «друкувати» їх на принтері 3D.

Автори потім нагрівають заготовки в духовці і отримують керамічні вироби, які містять 36% кисню, 26% кремнію, 33% вуглецю і 4% сірки.

Крім високої теплостійкості, вироби також дуже міцні - їх міцність в порівнянні з "клітинними" конструкціями з алюмінієвих сплавів. Згідно з науковцями, решітки конструкції за рахунок високої міцності і низької ваги можна використовувати при виготовленні «суперських літаків і струменевих двигунів».

Джерело: geektimes.ru/post/268718/