超强3D打印陶瓷材料可耐1700度高温

时间:2016-01-05 08:32来源:光粒网作者:yeyan 点击:
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摘要:美国HRL实验室官网报道称,该实验室研究人员在3D打印技术领域取得重大突破。他们开发出一种新技术,使用3D打印方法制造出的超强陶瓷材料不仅可拥有复杂的形状,还能耐受超过1700摄氏度的

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  3D打印陶瓷产业起步已经有一段时间了:Vormvrij 3D和Deltabots公司都已经开发出了自己的陶瓷3D打印机并成功打印出了成品。但是,这些设备大多使用的都是FDM工艺,而此次HRL采用的技术则是更为精确的光固化快速成形技术,所以制造出的成品在精细度、强度和耐高温能力方面也就更胜一筹。

 

  美国HRL实验室官网报道称,该实验室研究人员在3D打印技术领域取得重大突破。他们开发出一种新技术,使用3D打印方法制造出的超强陶瓷材料不仅可拥有复杂的形状,还能耐受超过1700摄氏度的高温,未来有望在航空航天和微机电领域大显身手。

 

  陶瓷拥有很多有用特性,如高强度、高硬度以及耐腐蚀、耐磨损等,但也有一个“阿喀琉斯之踵”——无法轻易制成复杂形状。3D打印技术能使陶瓷拥有复杂的形状,但陶瓷极高的熔点又限制了这一方法的使用。目前几项陶瓷的3D打印技术不仅效率低下,且打印出来的产品往往有裂缝。不过现在,得益于精密的光固化快速成形工艺,HRL实验室研究人员3D打印出了致密而耐用耐高温且拥有多种形状的陶瓷部件。

 

超强3D打印陶瓷材料可耐1700度高温
 

  在新研究中,化学工程师扎克·埃克尔和化学家周朝音(音译)发明了一种由硅、氮和氧组成的树脂配方,在一台3D打印机内用一束紫外线照射这种树脂,会使其变硬。这种被称为陶瓷前体的树脂能被3D打印成各种形状和大小的零件,打印出来的材料过火后会转化为一种高强度、完全致密的陶瓷。

 

  HRL实验室的材料学家托拜厄斯·舍德勒表示,新方法的效率是以前3D陶瓷打印技术的100到1000倍,强度为同类材料的10倍。

 

HRL开发出可耐高温超强3D打印陶瓷

  研究人员认为,这种超强、耐高温的陶瓷有望用于制造喷气发动机和极超音速飞机上的大型零件、微机电系统(例如微型传感器)内的复杂部件等诸多领域。

 

  相关研究成果发表在1日出版的《科学》杂志上。

 

  自从上世纪80年代中期问世至今,3D打印技术颠覆了人们对于传统制造的许多想象,成为最新最快速的成型装置。如果说从前人们还担心材料会成为制约这项技术的一大障碍,随着各种材料在3D打印技术中应用的消息频频传出,我们似乎已经不需要再为这个问题担心了。虽然它依然更适合一些小规模制造,但在未来,这项技术无疑会被应用在高端的定制化产品上。到那时,3D打印必将显著提升执行任务的速度、降低制造成本,给我们带来更多的想象空间。

 

  现在借助于新技术,HRL已经3D打印出了两种实用的陶瓷品:一种是体积大却非常轻的晶格结构,可以用于制造飞机与航天器的耐热板和其他外部部件;另外一种小型复杂的部件,可用于制造机电系统、喷气发动机或火箭的部件。

 

  Schaedler表示,他们已经得到了美国国防部先进研究项目局(DARPA)的资助。“HRL的这种方法可以帮助我们将多种优异的材料特性(比如高强度、低密度和低质量)集中到一起,然后将具有这种特性的材料打造成复杂的形状。”DARPA国防科学办公室主任Stefanie Tompkins说。

 

  一旦HRL完成进一步的测试,那些正在寻求小型耐高温部件的火箭和卫星设计者就很可能开始尝试他们的技术。

【光粒网综合报道】( 责任编辑:yeyan )
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