使用陶瓷制作更大的3D打印物体成为可能
【机床商务网栏目 机床上下游】陶瓷是人类制造的古老的材料之一。同时，它们也是二十一世纪关键技术中有前途的材料之一。然而，陶瓷在形状和工艺上具有挑战性，特别是对于3D打印(也称为增材制造AM)而言，将是一种有趣的制造方法的应用。
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埃因霍芬理工大学博士生Steyn Westbeek开发了一个模型，以帮助实现更大的陶瓷物体的增材制造。该研究是与应用科学研究中心TNO、TU/e高科技系统中心以及其他博士生一起研究的一个更大项目的一部分，研究陶瓷的整个打印过程，包括层沉积以及改进3D打印机的控制。
独特的特性既有好处也有挑战
陶瓷是典型的优秀的电绝缘体和热绝缘体，当面对许多化学物质和温度时，陶瓷具有坚硬、坚固、生物相容性和坚固性。这些独特的特性意味着陶瓷有助于改善生活质量、节约能源、减少磨损，并在许多不同的应用中延长部件的寿命。然而，这些特性也可能导致3D打印过程中某个阶段发生变形和裂缝，通常是由于材料内部的应力。
尽管增材制造在其他材料上已逐渐成为主流，但对陶瓷而言，增材制造还没有被很好地应用。到目前为止，它主要用于生产少量非常细小的物体，较大的物体容易开裂。
Westbeek创建了一个三维打印机内部物理过程的模型，以帮助提高对陶瓷三维打印的理解，并使打印更大对象成为可能。陶瓷的AM是一个两步的过程：首先，将陶瓷粉末和粘合剂的混合物铺成非常薄的一层，在每层之间用紫外光硬化。这将创建对象的终形状。其次，在烤箱中加热物体以除去粘合剂，就像烘烤泥土雕塑一样。
预测硬化阶段出了什么问题
Westbeek主要关注UV硬化阶段，即粘合剂/粉末混合物变成固体。硬化步骤可能是材料中应力的来源。该模型包括打印机设置，例如UV光源的特性和粘合剂的属性，以及在硬化过程中从陶瓷粉末上反射的光和对象内部温度升高等过程。
有了这些知识，就可以改变3D打印过程，以确保它适合您要打印的形状。这减少了许多不同的问题，例如壁太厚、物体过热、硬化太少或不均匀，以及终导致裂缝和不必要变形的应力的产生。这种新的认识是朝着复杂形状和大面积陶瓷印刷应用迈出的宝贵一步。
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