Процес виготовлення різного роду деталей і складових з використанням 3D-технологій є швидшим і дешевшим від звичайного виробництва, але обмежений палітрою друкованих матеріалів, до яких досі не включені полімери і деякі метали.
Тепер до матеріалів 3D-друку можна додати кераміку, як важливий клас матеріалів, чиї висока міцність і стійкість до спеки, хімічної деградації і тертя роблять їх привабливими для використання у військових і аерокосмічних галузях промисловості для всього: від зовнішніх частин літака до невеликих компонентів для ракет.
Завдяки науковому трюку, який продемонстрували дослідники HRL Laboratories, інженери тепер можуть використовувати адитивне виробництво, щоб швидко створювати складні керамічні деталі, які використовують переваги всіх цих привабливих властивостей відразу.
Складно зробити кераміку в міцних деталях, особливо складних форм. Матеріали не сумісні зі звичайними методами виробництва, такими як обробка і лиття, і типовий спосіб тягне за собою використання тепла, щоб закріпити порошок і побудувати тверді форми. Цей підхід, який також може бути використаний в адитивному виробництві,
не дуже надійний і зазвичай створеює дефекти, які можуть призвести до утворення тріщин і розломів.
Дослідники HRL Labs розібралися з цим, розробивши нову смолу для друку, так звані прекерамічні полімери, які можуть бути конвертовані в кераміку шляхом нагрівання при високих температурах. Вони показали, що нова смола сумісна з популярною технологією адитивного виробництва під назвою стереолітографія, в якій лазерний промінь використовується для створення структур шар за шаром з рідкого полімеру.
Як повідомляє mykickup.ru, дослідники також показали, що він працює зі спеціалізованою технікою, яка використовує ультрафіолетове світло і різнокольорові маски для створення складних 3D-структур, як звичайна стереолітографія. Після друку, дослідники нагрівали частини, щоб перетворити їх на керамічні та продемонстрували їх вражаючі механічні властивості.
«Два класи корисних керамічних деталей – великі, дуже легкі конструкції решітки, які можуть бути використані в жароміцних панелях та інших деталях екстер'єру для літаків і космічних апаратів, і невеликі, складні деталі для використання в електромеханічних системах або в компонентах реактивних двигунів і ракетах – тепер підходять для друку завдяки новому підходу», - говорить старший науковий співробітник HRL Labs Тобіас Шелдер, який очолював дослідження.
Шелдер повідомив, що група на даний момент фінансується з агентства DARPA, яке також підтримує це дослідження, використовуючи нову техніку, щоб розробити керамічний AEROSHELL - щит, який захищає космічний корабель або гіперзвуковий літак від тепла, тиску і сміття.
«Хоча керамічна піна і є привабливою для використання через її теплові властивості, але обмеженість механічних властивостей роблять її в значній мірі непридатною для використання в несучих конструкціях», - говорить Стефані Томпкінс, директор DARPA. – Керамічні гратчасті конструкції, створені HRL Labs, в 10 разів сильніші, ніж комерційно доступні піни.
