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复杂陶瓷增材制造的突破

发布时间：2023/06/08
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【概要描述】在瑞士SUPSI大学的一个突破性博士项目中，Marco Pelanconi开发了一种新的混合添加制造工艺来制造复杂的陶瓷结构。Sintratec Kit在他的研究中发挥了重要作用。

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复杂陶瓷增材制造的突破

分类：新闻活动
发布时间：2023-06-08 09:24
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在瑞士SUPSI大学的一个突破性博士项目中，Marco Pelanconi开发了一种新的混合添加制造工艺来制造复杂的陶瓷结构。Sintratec Kit在他的研究中发挥了重要作用。

来自瑞士的研究巨头

在过去的20年里混合材料实验室(HM实验室)的南瑞士应用科学与艺术大学(SUPSI)一直在进行陶瓷的前沿研究。2019年，HM实验室负责人Alberto Ortona教授已经展示了这种潜力多孔3D打印对陶瓷材料的影响。现在，Ortona教授在帕多瓦大学的博士生之一，Marco Pelanconi，已经成功地就这个研究领域的博士论文进行了答辩。

一种新型混合增材制造工艺

作为他的论文项目，Pelanconi优化了上述过程，通过添加制造生产复杂的陶瓷建筑。该方法包括通过选择性激光烧结(SLS ),结合预陶瓷聚合物的渗透，3D打印具有高微孔率的聚合物预制件。然后，热解用于在大约1000℃获得聚合物到陶瓷的转化。通过熔融硅渗透进行最终致密化，以获得高密度的陶瓷部件。

在Sintratec Kit内进行选择性激光烧结后，Marco Pelanconi去除残余粉末，获得PA12零件。

用开放参数控制孔隙度

这Sintratec Kit由于3D打印机的开放参数，迄今为止世界上第一个也是唯一一个SLS领域的组装套件成为Marco Pelanconi研究的中心。Pelanconi解释说，该套件允许我们改变许多打印参数，包括粉末表面温度、层厚度、激光速度、阴影间距等，从而轻松控制3D打印部件的孔隙率。通过改变这些因素，材料工程师能够实现理想的孔隙率，从而获得高质量的零件。合适的孔隙率对进一步渗透至关重要。

通过改变印刷参数可以获得不同的孔隙率。

创造复杂的陶瓷建筑

为了说明这种方法如何用于特别复杂的形状，Pelanconi的研究集中在两种具有不同拓扑结构的圆柱形多孔结构上:旋转立方体和回转体。使用打印后Sintratec PA12 和随后转化成陶瓷的过程中，所得部件表现出优异的机械和热性能。尽管收缩了约25%,但它们保持了原始的形状，没有变形或宏观裂纹。根据Pelanconi的说法，它们令人印象深刻的165 MPa双轴强度仍可通过进一步的工艺优化来提高。

3D打印的回转体和旋转立方体结构在转换成不同陶瓷之前和之后。

众多行业的潜力

为什么复杂陶瓷架构如此有前途？Pelanconi强调，这些类别的材料提供了钢无法提供的无与伦比的热机械性能，如耐高温、高抗氧化性、高热震抗性和高强度。因此，陶瓷非常适合用于极端环境，例如热交换器、催化剂载体、蓄热器、燃烧器或航空航天。这种创新方法由HM实验室的Marco Pelanconi提出，由于可以从各种预陶瓷聚合物中获得许多不同的陶瓷材料，因此可以被高科技产业所利用。