Um avanço na impressão 3D em cerâmica

Mar 25, 2023

Relatório de 15 de maio de 2023

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por Peter Grad, Tech Xplore

Para os cientistas chineses da Universidade de Jiangnan, a forma do que está por vir baseia-se em uma pasta de cerâmica e impressão 3D.

Liderados pelo professor Liu Ren, cientistas universitários desenvolveram uma técnica que permite a construção de formas complexas nunca antes possíveis com a impressão 3D tradicional. Eles conseguiram isso criando uma mistura de cerâmica que se torna sólida quase instantaneamente após a exposição à luz infravermelha próxima.

Os benefícios dos processos anteriores usados ​​na impressão 3D eram muitas vezes compensados ​​por questões de precisão, velocidade e economia.

A estereolitografia, por exemplo, que emprega feixes de laser para fundir pequenas partículas de plástico, metal, vidro ou pó de cerâmica em um objeto sólido, geralmente requer a produção de estruturas de suporte para manter estruturas de grande escala ou de formato estranho no lugar até que os componentes sejam solidificados. . Isso aumenta o tempo e o custo de grandes projetos.

O uso de estruturas de suporte - seja em estereolitografia ou outras abordagens relacionadas - também requer sua eventual remoção. Isso introduz problemas potenciais em relação à precisão dimensional e à suavidade da superfície. Além disso, a remoção de estruturas de suporte pode introduzir microfissuras e até mesmo falha estrutural devido ao estresse de peso adicionado.

Processos alternativos de produção de cerâmica que permitiram a produção sem o uso de estruturas de suporte usaram luz ultravioleta para endurecer os componentes. Esses processos se beneficiaram de maior controle espacial durante a fase de endurecimento. Mas essa abordagem foi prejudicada por limitações na capacidade da luz ultravioleta de penetrar nas pastas cerâmicas.

Os cientistas da Universidade de Jiangnan encontraram uma solução alternativa. Eles descobriram que poderiam construir objetos com maior durabilidade e tempos de produção mais rápidos usando sua pasta de cerâmica com um processo de endurecimento baseado em luz infravermelha próxima, em vez de luz ultravioleta.

"Ao ajustar a intensidade da irradiação e a velocidade de impressão, a pasta cerâmica pode ser curada in-situ durante a extrusão sem o uso de suportes", disseram os cientistas em seu relatório publicado recentemente na revista Nature Communications.

"A força crescente e a capacidade de autossuporte dos filamentos extrudados melhoram a precisão da fabricação. Mais importante, a flexibilidade da impressão 3D [torna] mais fácil imprimir saliências de baixo ângulo ou mesmo horizontais sem defeitos de flacidez ou inclinação."

Eles foram capazes de construir objetos complexos que eram fortes o suficiente para manter sua forma e estabilidade no ar imediatamente após a extrusão do bocal da impressora.