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複雜陶瓷增材製造的突破

發佈時間：2023/06/08
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【概要描述】在瑞士SUPSI大學的一個突破性博士專案中，Marco Pelanconi開發了一種新的混合添加製造工藝來製造複雜的陶瓷結構。Sintratec Kit在他的研究中發揮了重要作用。

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複雜陶瓷增材製造的突破

分類：新聞活動
發佈時間：2023-06-08 09:48
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在瑞士SUPSI大學的一個突破性博士專案中，Marco Pelanconi開發了一種新的混合添加製造工藝來製造複雜的陶瓷結構。Sintratec Kit在他的研究中發揮了重要作用。

來自瑞士的研究巨頭

在過去的20年裏混合材料實驗室(HM實驗室)的南瑞士應用科學與藝術大學(SUPSI)一直在進行陶瓷的前沿研究。2019年，HM實驗室負責人Alberto Ortona教授已經展示了這種潛力多孔3D列印對陶瓷材料的影響。現在，Ortona教授在帕多瓦大學的博士生之一，Marco Pelanconi，已經成功地就這個研究領域的博士論文進行了答辯。

一種新型混合增材製造工藝

作為他的論文專案，Pelanconi優化了上述過程，通過添加製造生產複雜的陶瓷建築。該方法包括通過選擇性鐳射燒結(SLS ),結合預陶瓷聚合物的滲透，3D列印具有高微孔率的聚合物預製件。然後，熱解用於在大約1000℃獲得聚合物到陶瓷的轉化。通過熔融矽滲透進行最終緻密化，以獲得高密度的陶瓷部件。

在Sintratec Kit內進行選擇性鐳射燒結後，Marco Pelanconi去除殘餘粉末，獲得PA12零件。

用開放參數控制孔隙度

這Sintratec Kit由於3D印表機的開放參數，迄今為止世界上第一個也是唯一一個SLS領域的組裝套件成為Marco Pelanconi研究的中心。Pelanconi解釋說，該套件允許我們改變許多列印參數，包括粉末表面溫度、層厚度、鐳射速度、陰影間距等，從而輕鬆控制3D列印部件的孔隙率。通過改變這些因素，材料工程師能夠實現理想的孔隙率，從而獲得高質量的零件。合適的孔隙率對進一步滲透至關重要。

通過改變印刷參數可以獲得不同的孔隙率。

創造複雜的陶瓷建築

為了說明這種方法如何用於特別複雜的形狀，Pelanconi的研究集中在兩種具有不同拓撲結構的圓柱形多孔結構上:旋轉立方體和回轉體。使用列印後Sintratec PA12 和隨後轉化成陶瓷的過程中，所得部件表現出優異的機械和熱性能。儘管收縮了約25%,但它們保持了原始的形狀，沒有變形或宏觀裂紋。根據Pelanconi的說法，它們令人印象深刻的165 MPa雙軸強度仍可通過進一步的工藝優化來提高。

3D列印的回轉體和旋轉立方體結構在轉換成不同陶瓷之前和之後。

眾多行業的潛力

為什麼複雜陶瓷架構如此有前途？Pelanconi強調，這些類別的材料提供了鋼無法提供的無與倫比的熱機械性能，如耐高溫、高抗氧化性、高熱震抗性和高強度。因此，陶瓷非常適合用於極端環境，例如熱交換器、催化劑載體、蓄熱器、燃燒器或航空航太。這種創新方法由HM實驗室的Marco Pelanconi提出，由於可以從各種預陶瓷聚合物中獲得許多不同的陶瓷材料，因此可以被高科技產業所利用。