Будущее промышленного производства: Введение в технологии керамической 3D-печати

Развитие передовых аддитивных технологий подтверждает очевидный факт: будущее — за новыми материалами, расширяющими возможности инженеров. Одним из перспективных направлений на сегодняшний день является керамическая 3Д-печать на базе технологии SLA-Plus.

Долгое время техническая керамика оставалась сложным в обработке материалом. Ее исключительные свойства (огнеупорность, твердость, идеальные диэлектрические показатели) омрачались высокой хрупкостью и необходимостью применения дорогостоящей литейной оснастки. Технология стереолитографического отверждения керамических суспензий (SLA-Plus собственно) меняет правила, позволяя создавать сверхсложные, плотные керамические детали напрямую из цифровых моделей без использования промежуточных форм.

Как работает технология SLA-Plus или 3D печать керамики?

В основе метода 3D печати изделий из керамики лежит лазерное послойное отверждение (стереолитография). Вместо привычных для нас фотополимерных смол используется специальный керамический шликер (суспензия) или паста — светоотверждаемый полимер, равномерно и густо наполненный мелкодисперсными керамическими частицами.

Лазер формирует каждый слой будущей детали, связывая керамический порошок полимерным связующим. Затем наносится новый слой суспензии, и процесс повторяется. После завершения 3d печати деталь проходит термическую обработку. На первом этапе выжигается связующий полимер, а затем деталь спекается при экстремально высоких температурах. В результате получается цельнокерамическое изделие с однородной структурой, гладкой поверхностью и высокой точностью размеров.

Оборудование: Модельный ряд 3D принтеров iLaser CeraBuilder

Для решения производственных задач на рынке представлена гибкая линейка машин, способных работать как с низковязкими текучими суспензиями, так и с высоковязкими пастами:

• 3D принтер iLaser CeraBuilder 60S: (Размер камеры построения Ø60*80 мм.) Компактная установка, оптимизированная для научно-исследовательских задач и печати биоматериалами. Отличается экономичным расходом сырья.
• 3D принтер iLaser CeraBuilder 100Pro и 160Pro: (Размер камеры построения Ø100*150мм – 100pro) / Ø160*200мм -160pro) Системы частного и промышленного класса. 160Pro — это выбор для аэрокосмической отрасли, поддерживающий передовые материалы (оксид алюминия, диоксид циркония) и предлагающий открытые параметры настройки оптической системы.
• 3D принтер iLaser CeraBuilder 3000X / 2500: Крупноформатные 3D принтеры промышленного класса, предназначенные для серийного массового производства деталей сложной формы.
• 3D принтер iLaser CeraBuilder 3000P: Специализированная машина для высоковязких паст. Оснащена системой прецизионного нанесения слоев с двусторонним скребком и поддерживает бесконтактную поддержку профиля.

Инновационные материалы для любых задач

Одним из главных преимуществ данного оборудования является широкая номенклатура доступных для 3D печати материалов:

• Оксидная керамика (Оксид алюминия, Диоксид циркония, Оксид кремния): Выдерживает высокие температуры, сопротивляется коррозии и обладает исключительными изоляционными свойствами. Диоксид циркония также имеет отличную биосовместимость.
• Бескислородная керамика (Карбид кремния, Нитрид кремния): Карбид кремния отличается теплопроводностью и износостойкостью, а нитрид кремния — феноменальной прочностью, стойкостью к термическому шоку и агрессивным химикатам. Идеально для импеллеров, пружин и изоляторов.
• Биокерамика (Гидроксиапатит): Природный минерал, идентичный неорганической составляющей человеческой кости. Применяется для создания резорбируемых имплантатов со специфической пористой структурой.

Что дальше?

3D принтеры для печати керамикой дают возможность производить готовые сложные керамические детали без затрат на пресс-формы, что открывает невероятные перспективы для целого ряда индустрий. Чтобы детальнее раскрыть потенциал технологии SLA-Plus, подготовлена серия из пяти отраслевых решений.

В ближайших публикациях будет подробно рассмотрено применение керамических 3D-принтеров в:

• Аэрокосмической отрасли (сопла, лопатки, втулки).
• Биомедицине (биосовместимые имплантаты и протезы).
• Машиностроении (сложные структурные узлы и микротурбины).
• Ювелирном деле (гибридный дизайн и искусство).
• Телекоммуникациях (сети 5G и высокочастотная связь).