3D-принтер навчився друкувати за допомогою міцної кераміки

Розроблена технологія виготовлення складних об’єктів з надзвичайно міцної кераміки. Для цього потрібен ЗD-принтер і піч.
Методом 3D-друку можна створювати об’єкти практично будь-якої форми з широкого спектру матеріалів – за винятком кераміки. Керамічні матеріали, як правило, отримують за рахунок високотемпературного спікання зерен вихідного речовини.
У 3D-принтері такі температури недосяжні. Виготовлення виробів з кераміки пов’язане з рядом труднощів: вона погано піддається машинній обробці, її не можна відлити в форму, як метал, а зернистість структури призводить до зниження міцнісних характеристик. Частково ці проблеми вирішують прекерамические полімери – група матеріалів, відома ще з 1960-х.
Під дією високих температур (як правило, в атмосфері інертного газу) такі полімери перетворюються в кераміку. Введення різних добавок до складу дозволяє контролювати їх фізико-хімічні властивості. Вченим з дослідницького центру HRL Laboratories (США) вдалося отримати прекерамический полімер, який представляє собою відмінні «чорнило» для 3D-принтера. Це смола, затверджуючі під дією УФ-випромінювання. Лазерна стереолито-графічна друк дає можливість вирощувати змодельовані об’єкти шар за шаром, а використання маски замість 3D-принтера дозволяє прискорити виготовлення більш простих повторюваних структур.
Наступний піроліз перетворює смолу в керамічний оксикарбид кремнію. При цьому обсяг виробу зменшується, але незначно і рівномірно, без спотворення форми. Таку «усихання» можна врахувати при проектуванні. Подібні розробки ведуться і в Томському державному університеті, де експериментують з суспензіями з керамічних порошків для пошарового нанесення за допомогою 3D-принтера. Отриманий напівфабрикат після спікання утворює тверду керамічну деталь із заданими властивостями і формою. Цей підхід стане в нагоді при виготовленні різноманітних виробів: від великих деталей реактивних двигунів надзвукових літаків до крихітних фрагментів мікроелектромеханічних систем.