在《华尔街日报》最近发表的一篇文章加法制造,研究人员讨论了过程温度的影响在热陶瓷vat-photopolymerization光刻的硅基陶瓷芯。
研究:热陶瓷光刻的硅基陶瓷芯:vat-photopolymierisation过程温度的影响。图片来源:Ireshetnikov54 / Shutterstock.com
背景
由于他们的轻量级、可持续性、健壮性和其他高性能特性,陶瓷发现越来越多地使用在航空航天工业以及许多其他行业。在寻求更省油的涡轮机,冷却通道的复杂性,因此,他们的陶瓷芯,是极大的期望。
由于陶瓷芯的几何复杂性不断增加,陶瓷添加剂制造(AM)已成为最实用生产技术的发展在未来复杂的部分。生产陶瓷的传统方法的核心,被称为陶瓷注射成型(CIM),需要高压注射设备和复杂的,昂贵的,耗时的注射模具。app亚博体育
Vat-photopolymerisation (VPP)是应用最广泛的商业陶瓷印刷技术。有限元(SLA)是最古老的VPP技术。其他两个VPP方法,创造了最近,液晶显示器(LCD)和数字光处理(DLP)。根据先前的研究,绿色组织的机械性能可以提高通过降低整体陶瓷油墨的粘度,提高固化(甲基)丙烯酸酯单体的反应(粘结剂组合)。
然而,过程元素之一,打印温度,也可以相当重要。只有少量的研究已经进行了研究热如何影响聚合、机械特性、光敏聚合物转化率,尽管几个商业打印机制造商提供增值税预热系统作为一个现成的解决方案。
关于这项研究
在这项研究中,作者描述了一个enhanced-temperature增值税ceramic-loaded混合的光聚合,也称为热陶瓷光刻技术,利用3 d打印硅基陶瓷芯热航空和工业涡轮机的部分组件。基础树脂粘结剂的聚合度和陶瓷泥浆的流变行为,以及热光刻技术,既能产生实质性的影响和post-sintering品质的3 d印刷陶瓷对象。
通过拉伸、动态力学分析(DMA)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析binder-only打印,作者试图更好地了解各种印刷的温度会改变基本的属性绑定组合加载之前陶瓷颗粒。yabo214
团队评估较高的打印温度如何影响粘合剂组合含有陶瓷的力学特性。当过程的温度是接近粘合剂组合的初始玻璃化转变温度,基粘结剂和ceramic-loaded混合物产生最高的力学特性。相比传统的室温增值税光聚合印刷,拟议的打印温度更高的提高单体的流动和活跃的物种,但低于导致燥热引起交联。
研究人员研究了温度对流变行为的影响和剥皮的力量高度加载SiO ceramic-laden混合物(61.2卷。%2-ZrSiO4)。在一个过程温度35°C,暂停了一个强大的从剪切增稠过渡到剪切稀化行为,这对完美的陶瓷是优秀的3 d打印。25°C,暂停表现出剪切增稠行为,这使得很难补充泥浆在印刷。混合物的粘度很低剪切率增加,影响剥落的部队,打印温度增加到45°C和随后55°C。
观察
根据研究结果,打印温度对力学性能有相当大的影响的组件和基粘结剂的转化率。积极的协会之间存在过程温度、极限抗拉强度(ut)和转化率的影响打印温度对基粘合剂的力学特性研究。
当温度超过了印刷Tg的粘结剂体系,对零件的机械性能产生负面影响被注意到。仔细匹配陶瓷暂停打印温度和初始Tg的粘合剂材料也可以大大提高陶瓷生坯强度的对象。由于更大的SiO体积分数2-ZrSiO4此外,高度ceramic-loaded粘合剂混合用于这项工作表明剪切增稠行为在25°C。
这种剪切增稠行为妨碍了泥浆的补充一直在印刷大,复杂的碎片,导致层分层,最终,变形在烧结后的打印。热会影响的临界剪切陶瓷悬浮液,显示快速从高温剪切增稠剪切增稠行为的转变。
当过程的温度从35到55°C,提高混合物的粘度在旁边没有剪切显著增加。流变学的调查最重要的发现是没有明显的峰值粘度在35°C之间在打印或印刷周期,建议near-Newtonian行为在这个悬浮液的最佳温度。复杂形状芯有B-37暂停打印时没有印刷和烧结过程中温度超过35°C。
剥离测试的结果表明,粘结剂的交联度和反应混合更有害的剥离力比在更高的温度下粘度的增加45°C和55°C。这是证实的事实比B-42 B-37表现出低粘度升高温度,但剥离力数据显示一个逆转的趋势,与B-42混合记录剥落力低于B-37结果在这些温度较低的反应和交联密度。
结论
总之,这项研究阐明一个enhanced-temperature VPP ceramic-loaded混合,或所谓的热陶瓷光刻为了打印硅基陶瓷芯使用商用液晶屏有限元。陶瓷暂停印刷在35°C的温度和由B-37粘合剂的混合物,是最好的混合物和打印参数的选择。验证研究表明热陶瓷光刻技术可以被用来成功打印复杂形状陶瓷的尺寸精度。
因为他们努力减少他们的碳足迹,增加涡轮和喷气发动机生产商能够创建组件都更加复杂和节能。交联密度的增加和基粘结剂的反应性导致了强大的治愈层之间的附着力和打印机的清晰的电影,导致更高的分离/剥皮的压力。
作者提到,热陶瓷光刻在适当的打印温度可以解决各种印刷品和时代问题,导致陶瓷组件更强大和更维准确。
他们还说,这项研究提供了一种方法来确定理想的打印温度陶瓷印刷VPP应用基于base-binder和ceramic-loaded混合。
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源
Ozkan B。Sameni F。Goulas,。,等。热陶瓷光刻的硅基陶瓷芯:vat-photopolymierisation过程温度的影响。加法制造103033 (2022)。https://www.亚博老虎机网登录sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860422004250
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