AGC Ceramics 和 voxeljet 開發(fā)新型3D打印陶瓷 Brightorb

2021年6月17日，南極熊獲悉，日本陶瓷專家AGC Ceramics Co. , Ltd ( AGCC ) 和voxeljet AG對高性能陶瓷材料 Brightorb 進(jìn)行了 3D 打印。除了在結(jié)構(gòu)部件和藝術(shù)品生產(chǎn)中的潛在應(yīng)用外，該材料還特別適合用于3D打印金屬鑄造的高度復(fù)雜的模具和型芯。

Brightorb 是在 VX1000 上開發(fā)的，構(gòu)建體積為 1000 x 600 x 500 毫米。一層一層的將陶瓷顆粒與無機(jī)粘合劑粘合在一起，堆疊成型。新型陶瓷材料的目標(biāo)應(yīng)用包括用于砂型和熔模鑄造的高性能型芯、陶瓷過濾器、結(jié)構(gòu)部件以及藝術(shù)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

△AGCC和voxeljet密切合作，專門針對Brightorb材料量身定制了VX1000 3D打印機(jī)

Brightorb牌陶瓷材料由球狀砂組成，主要成分為80%氧化鋁(Al2O3) 、10%氧化鋯(ZrO2) 、 9%氧化硅(SiO2)、礦物剛玉、斜鋯石和各種水泥。在 3D 打印過程中， 構(gòu)建平臺中堆疊Brightorb，平均粒度為 50 μm，層厚為 100 μm，并選擇性地與無機(jī)粘合劑粘合。

無機(jī)粘合劑的特點(diǎn)是高環(huán)境相容性，在成型過程中只產(chǎn)生水蒸氣。這極大地改善了鑄造廠的環(huán)境和工作條件。為了終端應(yīng)用的打印陶瓷，打印組件需要用二氧化硅基液體進(jìn)行浸漬，然后在燒結(jié)爐中燒制以獲得最終強(qiáng)度。大部分未打印的粉末可以再加工、回收，并重復(fù)用到打印過程中。


△使用 Brightorb 3D打印的熔模鑄造芯在化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、導(dǎo)熱性和低熱膨脹方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢

“長期以來，我們注意到客戶對日益復(fù)雜幾何形狀零件的需求不斷增長，”voxeljet 首席執(zhí)行官 Ingo Ederer 博士解釋說�！�3D 打印幾何自由的巨大優(yōu)勢在于，幾何調(diào)整可以顯著優(yōu)化發(fā)動機(jī)或渦輪葉輪的效率和有效性。如此復(fù)雜的部件仍然可以使用傳統(tǒng)的成型工藝生產(chǎn)，這是很少見的。通過與 AGCC 的密切合作，我們能夠優(yōu)化使用陶瓷粉末的 VX1000設(shè)備，使其非常適合具有挑戰(zhàn)性的金屬鑄造需求。無論是強(qiáng)度還是表面質(zhì)量。

△除了工業(yè)技術(shù)應(yīng)用，Brightorb 還可用于設(shè)計(jì)，如瓷磚或其他裝飾元素和商品

例如，3D 打印陶瓷用作熔模鑄造工藝的核心，以便在鑄件中重現(xiàn)復(fù)雜的細(xì)絲腔。在這個(gè)過程中，花絲芯與傳統(tǒng)的蠟?zāi)Ｏ嘟Y(jié)合。在鑄造前燒掉。剩下的是一個(gè)空心陶瓷模具，其中仍然插入了打印芯。然后將熔融金屬倒入模具中。冷卻后，移除模具和型芯。

該工藝可以在渦輪葉片中集成內(nèi)部冷卻通道，從而提高渦輪效率，并減少停機(jī)時(shí)間。


AGCC 增材制造總監(jiān) Ushimaru 先生也很滿意：“Brightorb 是一種高性能陶瓷，由于高化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、導(dǎo)熱性和低熱膨脹性，非常適合金屬鑄造。我們能夠以這樣的方式優(yōu)化材料應(yīng)用，使得在 1,400°C 的下游燒結(jié)過程中打印零件的收縮系數(shù)小于 1%。這意味著這些組件也適用于花絲芯設(shè)計(jì)。由于具有高耐火性，因此可以鑄造熔點(diǎn)超過 1,600°C 的合金�？傮w而言，陶瓷發(fā)揮重要作用的材料，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)3D打印的制造方式

Brightorb 在德國巴伐利亞州弗里德貝格的 voxeljet 材料認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室獲得了認(rèn)證。粉末由 AGCC 開發(fā)，并與 voxeljet 合作適用于 3D 打印。Brightorb 將于 2021 年 7 月起開始商業(yè)化銷售，用于3D打印系統(tǒng)和按需制造服務(wù)。