Przejdź do treści

Digital Light Processing Followed by Pressureless Sintering of Metal-Reinforced Ceramics: Adjustment of Process Parameters and Correlation with Composites Properties

Materiały ceramiczne stanowią zróżnicowaną grupę materiałów, które znajdują zastosowanie w medycynie, przemyśle elektronicznym, motoryzacyjnym i jądrowym. Z ceramiki wykonuje się m.in. stałe uzupełnienia protetyczne, lasery wysokiej mocy, narzędzia skrawające, nurniki do pomp, itp. Aby wytworzyć polikrystaliczne materiały ceramiczne o określonym kształcie, należy dobrać odpowiednią metodę formowania. Autorzy publikacji w swoich badaniach wykorzystali metodę cyfrowego przetwarzania światła (DLP, ang. Digital Light Processing), która należy do grupy technik wytwarzania przyrostowego, powszechnie znanego jako druk 3D. Pomimo wielu nadzwyczajnych właściwości materiałów ceramicznych ich dość istotną wadą jest niska odporność na kruche pękanie. Parametr ten można poprawić, wprowadzając plastyczne cząstki metaliczne do ceramicznej osnowy. 

Celem badań opisanych w publikacji było opracowanie fotoutwardzalnych dyspersji ceramicznych, z których przy zastosowaniu druku DLP uzyskano kompozyty ceramiczne o osnowie z Al2O3, wzmacniane cząstkami metali: niklu i molibdenu. Przeanalizowano wpływ różnych monomerów akrylanowych, deflokulantów oraz fotoinicjatorów na właściwości reologiczne dyspersji ceramicznych oraz tzw. głębokość sieciowania pod wpływem promieniowania UV emitowanego przez lampę metalo-halogenkową i projektor LED wbudowany w drukarkę 3D. Dobrano także odpowiednie parametry drukowania, m.in. czas ekspozycji na światło UV i wysokość pojedynczej warstwy. Otrzymane materiały kompozytowe, po procesie formowania i spiekania w temperaturze 1550°C w atmosferze Ar/H₂, zostały scharakteryzowane pod kątem twardości, składu fazowego oraz mikrostruktury. Opisane badania pokazały, że zawartość zaledwie 0,5%obj. niklu w kompozycie potrafi wpłynąć na poprawę odporności na kruche pękanie tlenku glinu nawet o 38%. Możliwości formowania metodą druku DLP zaprezentowano drukując przykładowe obiekty w formie kół zębatych.

Artykuł:

International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology

Autorzy z PW:

Weronika Bulejak, Paweł Falkowski, Joanna Tańska, Paulina Wiecińska, Anna Więcław-Midor, Justyna Zygmuntowicz 

Rok wydania: