Avanço da impressão 3D em cerâmica feito por estudante de doutorado em universidade suíça

Jun 07, 2023

Em um projeto de doutorado na Universidade SUPSI, na Suíça, Marco Pelanconi desenvolveu um processo AM híbrido para estruturas cerâmicas complexas.

por Oliver Johnson

24 de maio de 2023

15:13

Universidade SUPSI

Equipe do Laboratório de Materiais Híbridos

Um novo processo de impressão 3D híbrido para criar estruturas cerâmicas complexas foi desenvolvido no que está sendo referido como um projeto de doutorado 'inovador' naUniversidade de Ciências Aplicadas e Artes do Sul da Suíça (SUPLEMENTO). Marco Pelanconi fez a descoberta, doutorando do professor Alberto Ortona naUniversidade de Pádua.

OLaboratório de Materiais Híbridos (HM Lab) da SUPSI University vem conduzindo pesquisas em materiais de impressão 3D em cerâmica há duas décadas. Em 2019, o professor Ortona demonstrou o potencial que as impressões 3D porosas possuem para materiais cerâmicos. Pelanconi defendeu com sucesso sua tese de doutorado na mesma área de pesquisa.

Como projeto de dissertação, Pelanconi desenvolveu um processo de impressão 3D otimizado para produzir arquiteturas cerâmicas complexas. A abordagem envolve impressão 3D de pré-formas poliméricas com alta microporosidade através de SLS, combinada com infiltração com polímeros pré-cerâmicos. A pirólise é então usada para obter uma conversão de polímero em cerâmica a cerca de 1000°C. Uma densificação final é realizada via infiltração de silício fundido para obter peças cerâmicas em alta densidade de acordo com a universidade.

O Kit Sintratec foi utilizado no projeto. Segundo Pelanconi, os parâmetros abertos do kit foram úteis para o projeto. Ele disse: "O kit nos permitiu alterar muitos parâmetros de impressão, incluindo temperatura da superfície do pó, espessura da camada, velocidade do laser, espaçamento de hachura e muito mais, facilitando o controle da porosidade das peças impressas em 3D".

Variando esses fatores, Pelanconi diz que conseguiu uma porosidade ideal e uma peça de alta qualidade, cruciais para uma maior infiltração.

Para ilustrar como o método poderia ser usado para formas complexas, Pelanconi concentrou sua pesquisa em duas estruturas porosas cilíndricas com diferentes topologias: um cubo girado e um giroide. Após a impressão em PA12 e posterior conversão em cerâmica, as peças resultantes exibiram 'excelentes propriedades mecânicas e térmicas' de acordo com o engenheiro mecânico.

O Kit Sintratec e uma das peças cerâmicas

Pelanconi diz que as impressões mantiveram sua forma sem distorção ou macrofissuras, apesar de um encolhimento de -25%. Ele também disse que a resistência biaxial das peças de 165 MPa ainda pode ser aumentada por meio de uma maior otimização do processo.

Falando sobre o potencial de arquiteturas cerâmicas complexas, Pelanconi acrescentou: "Essas classes de materiais oferecem propriedades termomecânicas inigualáveis ​​que não podem ser fornecidas pelos aços, como resistência a altas temperaturas, alta resistência à oxidação, alta resistência ao choque térmico e alta resistência".

A universidade diz que a abordagem, realizada por Pelanconi no HM Lab, pode ser explorada pela indústria de alta tecnologia graças aos diferentes materiais cerâmicos obtidos a partir de uma variedade de polímeros pré-cerâmicos.

por Oliver Johnson

24 de maio de 2023

15:13

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