論文：PVA粘結劑+莫來石基體陶瓷線材，用于FFF 3D打印機

2021年2月25日，南極熊獲悉，來自斯洛伐克科技大學的研究人員開發(fā)了一種新型陶瓷3D打印材料，這種材料是專為低成本FFF 3D打印機而設計的。

他們開發(fā)的3D打印絲材由PVA粘結劑和莫來石基體組成，可以從標準的0.4毫米噴嘴擠出，而不需要增加粘性或系統(tǒng)調整。打印完成之后還可以進行后處理，而無需使用昂貴的專業(yè)熔爐，作為一種經(jīng)濟實惠的陶瓷，為潛在的愛好者提供了巨大的潛力。

△陶瓷3D打印測試件（左邊是600微米的噴嘴，右邊是400微米），圖片來自《Applied Materials Today》雜志

3D打印陶瓷  

通過3D打印陶瓷，而不是使用注射成型等傳統(tǒng)生產方式進行加工，可以制造出具有高度復雜內部特征的零件。然而，這項技術只能使用戶進行短期的生產運行，因為需要處理粉末和大量的后處理。

隨著RepRap項目的成功，F(xiàn)FF系統(tǒng)現(xiàn)在更容易獲得，成為新用戶的理想選擇。

入門級機器的另一個優(yōu)勢是，它們與ABS和PLA等越來越多的聚合物兼容，這些聚合物都可以與陶瓷混合形成新型絲材。因此，已經(jīng)開發(fā)出了許多陶瓷負載的混合物，但這些通常需要使用600μm直徑的噴嘴，限制了它可能實現(xiàn)的細節(jié)水平。

△脫脂對團隊測試對象的內部結構影響不大（前后圖），圖片來自《Applied Materials Today》雜志

斯洛伐克科技大學的新型原料

為了使陶瓷材料更容易加工，斯洛伐克科學家設計了一種新的配方。通過將莫來石粉末、脂肪族酸和熱塑性聚合物相結合，團隊創(chuàng)造出直徑為1.75毫米的絲材，可使用0.4毫米的打印頭進行加工，與商業(yè)替代品非常相似。

在優(yōu)化了原料后，研究人員將600和400微米的打印頭連接到Leapfrog Creatr 3D打印機上，并打印了一組圓柱體樣品。每個部件都用迷你矩形進行圖案設計，以使打印錯誤變得明顯，但團隊觀察到?jīng)]有明顯的裂縫或噴嘴堵塞 。

然而，科學家們也選擇在廉價陶窯中的條件下對他們的測試部件進行脫模，出現(xiàn)了顯著的收縮，在1400℃時表現(xiàn)出高達41.5%的收縮。最終，研究人員確定了一個1250℃到1350℃之間的溫度，以及一個優(yōu)化的參數(shù)集，得到比使用傳統(tǒng)方法制造的零件大17%的零件。

團隊得出結論，他們的原料不僅能與低成本系統(tǒng)兼容，而且能夠比現(xiàn)成的產品更有效地提供陶瓷材料的好處。

研究人員的研究結果詳見他們題為 "Novel composite filament usable in low-cost 3D printers for fabrication of complex ceramic shapes"的論文。" 該研究由Peter Veteška、Zora Hajdúchová、Jozef Feranc、Katarína Tomanová、Ján Milde、Michaela Kritikos、Ľuboš Bača和Marián Janek共同撰寫。

編譯自：3dprintingindustry

這個厲害啊:P