Stampa 3D SLA: i ricercatori cinesi creano degli stampi in ceramica con gelcasting non acquoso

Stampa 3D SLA: i ricercatori cinesi creano forti stampi in ceramica con gelcasting non acquoso

Nella ” Rapida realizzazione di stampi ceramici integrali a base di CaO ad alte prestazioni mediante stereolitografia e gelcasting non acquoso” , i ricercatori cinesi dell’Università di Xi’an Jiaotong esplorano la stampa 3D di migliori stampi in ceramica per la microfusione. Questi sono strumenti estremamente importanti nella produzione per una varietà di applicazioni, e principalmente per le strutture di colata che sono complesse e richiedono cavità interne. La maggior parte sono prodotti a partire da silice o allumina con buoni risultati, ma non se usati con leghe attive che si traducono in una finitura inferiore. Qui, gli autori cercano materiali accessibili e accessibili per fabbricare stampi in ceramica che possiedono ancora la stabilità termica e la collassabilità richieste.

L’ossido di calcio, o CaO, è il centro di interesse in questo studio per un materiale che sarebbe adatto per l’anima ceramica di uno stampo. Offre:

Resistenza alla reazione alle leghe attive fuse
Facilità di dissoluzione
Coefficiente di dilatazione termica simile a quello delle superleghe

Morfologia e distribuzione granulometrica della polvere di CaO.

La suscettibilità all’acqua è un grosso problema con CaO, tuttavia, limitando i suoi usi, insieme a proprietà meccaniche inferiori e bassa densità. I ricercatori hanno sperimentato la stampa 3D SLA e il gelcasting, che offre un metodo unico per la creazione di ceramiche tramite la solidificazione in situ . Il più tipico gelcasting acquoso non era possibile a causa di problemi di idratazione, ma gli autori erano a conoscenza di precedenti esperimenti con procedure non acquose.

“Tert-butyl alcohol (TBA) è stato scelto come solvente grazie alla sua bassa tensione superficiale e all’elevata pressione di vapore di saturazione, e il corpo verde può essere asciugato facilmente e con un piccolo restringimento”, hanno riferito gli autori.

La polvere di CaO è stata combinata con una soluzione premiscelata e quindi la sospensione è stata versata in uno stampo in resina 3D stampato su una macchina di prototipazione rapida SPS600B .

“Il corpo verde è stato successivamente inserito in un congelatore sotto vuoto (Beijing Songyuan Huaxing Technology Development Co., Ltd., Pechino, Cina) con una temperatura di congelamento di -40 ° C, una temperatura di scaffale di 0 ° C e una pressione di 10 Pa per 48 ore. Infine, uno stampo di ceramica integrale a base di CaO è stato ottenuto dopo la sinterizzazione a 1400 ° C per 3 ore “, hanno spiegato i ricercatori nel loro studio.

I ricercatori sono stati in grado di creare una sospensione più forte con qualche aggiustamento, insieme alla gelificazione. Anche le crepe erano una delle maggiori preoccupazioni, pertanto la temperatura e il tasso di riscaldamento dovevano essere gestiti di conseguenza:

“Non c’erano incrinature nei crogioli ceramici a base di CaO quando la velocità di riscaldamento era 0,5 ° C / min o 1 ° C / min, mentre c’erano cricche evidenti nei crogioli quando la velocità di riscaldamento era superiore a 1,5 ° C / min. Sebbene lo stampo in ceramica non si sia incrinato con una velocità di riscaldamento di 0,5 ° C / min, la velocità di riscaldamento è troppo bassa per favorire tassi di produzione efficienti ed economici. Per bilanciare la qualità, l’efficienza e il consumo energetico della produzione, 1,0 ° C / min è stato considerato il tasso di riscaldamento più adatto per la pre-sinterizzazione degli stampi in ceramica a base di CaO “, hanno riferito i ricercatori.

Anche la pre-sinterizzazione e la sinterizzazione sono state rigorosamente gestite per controllare il restringimento, risultando in una bassa velocità dello 0,6% e una resistenza alla flessione di 1200,2 ° C ad alta temperatura (1200 ° C) relativamente elevata.

“Rispetto al processo di stampaggio a iniezione, il processo descritto in questo documento è più efficiente per la fabbricazione di stampi con strutture e nuclei complessi. Il processo di fabbricazione dello stampo in ceramica a base di CaO sviluppato in questo studio è ideale per la produzione rapida di parti metalliche attive con cavità complesse “, hanno affermato i ricercatori. “Il processo è più adatto per la produzione rapida di produzione di pezzi singoli o piccoli lotti rispetto alla produzione di massa a causa della bassa efficienza dello SLA. Il meccanismo di controllo e il metodo del restringimento quasi allo zero e le prestazioni di colata dello stampo a base di CaO devono ancora essere considerati in ulteriori studi. “

In un mondo ancora innegabilmente connesso tra i metodi convenzionali di produzione e il progressivo strabiliante, i due comunemente si intersecano e la stampa 3D è spesso utilizzata oggi per creare stampi in modo che gli utenti possano continuare a realizzare più oggetti velocemente e spesso con materiali non supportato dalla stampa 3D, ancora. Sebbene le innovazioni apportate dalla stampa 3D siano spesso sconcertanti sia per la loro novità che per la loro funzionalità, gli utenti di tutto il mondo hanno compiuto una brusca curva di apprendimento, spinti a fare un potente miglioramento rispetto a un altro.

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