陶瓷3D打印技術新突破：表面光滑無孔隙
盡管對于3D打印技術的前景很少人會提出質疑，但是客觀地說，這項技術還遠遠算不上成熟，因為它在很多方面都有著或多或少的缺陷。比如那些用于航空航天應用的金屬或陶瓷粉末3D打印機，它們打印出來的部件經常會有一些非常細微的鋒利邊緣或者孔隙，盡管這些缺陷非常細微，您甚至用肉眼都無法看到它們。但是不久前，美國卡內基·梅隆大學的研究人員們先前發現這些小瑕疵會降低3D打印對象的機械屬性。可以說，這也是阻礙工業級3D打印技術大規模應用的原因之一。
近日，來自德國聯邦材料研究和檢測機構（BAM）研究所的科學家們開發出了一項革命性的陶瓷粉末3D打印技術，就完全克服了上述問題。
BAM隸屬于BMWi，即德國聯邦經濟事務與能源部（千萬別跟汽車品牌寶馬公司弄混淆了）。BAM作為該部的一個研究所，主要專注于材料工程和測試，并就如何保護人、環境和材料貨物提供咨詢意見。德國的建筑、工程等行業常常依賴于BAM的研究和認證。
如今，使用一種自定義的3D粉末打印技術，該研究所能夠3D打印出具有更高穩定性的陶瓷結構。在這些3D打印的陶瓷結構中，空襲和毛邊不再存在，從而減少了斷裂的可能性并提高了零部件密度。與此同時，他們的方法快速、簡單、價格低廉，而且不使用有害物質——非常適于范圍廣泛的制造行業。
據悉，該BAM陶瓷3D打印項目的負責人Jens Günster教授開發出了一種被稱為預陶瓷的聚合物，該聚合物可以在3D打印過程中被轉化為陶瓷。與普通陶瓷不同的是，該材料可以交聯、塑性變形、熔化或用各種溶劑溶解。
研究人員稱，這項技術最大的特點在于它的成本相當低廉。“我們使用的是市場上一種很便宜的粉末，這種粉末經常被用于工業處理和化妝品的制造。我們逐層施加它，并用一種溶劑將其粘附在一起，以形成所需的結構。”Günster教授透露。這種逐層3D打印溶劑的方式有點像噴墨打印，與此同時，聚合物會在1200攝氏度以上的無氧環境種燃燒，把SiOC變成陶瓷。
據稱，為了使整個過程完成，德國工程師們不得不依靠一種全新的共聚物。這是因為，3D打印的聚合物會在60攝氏度的時候開始熔化，使燒制無法完成。為了克服這一問題，他們將一種交聯介質加入了溶解的粉末，以確保在燒制過程中對象結構得以維持。
然后，他們使用了兩個不同的打印頭，一個用來擠出溶劑/交聯介質，另一個擠出純溶劑。“我們使用這兩種液體分別打印結構的骨架和表面。骨架可以在燒制的過程中保留起結構，因為它含有交聯劑。而沒有交聯劑的表面會在燒制過程中融化。它會與骨骼融合在一起，甚至會在粘度、表面張力和重力的相互作用下進入其晶格結構。因此，我們就獲得了一種表面光滑、無孔隙或鋒利邊緣的陶瓷制品。”該教授說。
值得一提的是，在開發期間，BAM研究團隊與德國知名工業級3D打印企業Voxeljet進行了合作。
（編譯自3Ders.org）
(責任編輯：admin)
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