Additieve vervaardiging van functioneel Graded keramische materialen door Stereolithografie

Additive Manufacturing of Functionally Graded Ceramic Components met behulp van litho vrije keramische productietechnologieën kan helpen bij het ontwikkelen van innovatieve functie geoptimaliseerde medische implantaatstructuren. Het belangrijkste voordeel van deze additieve fabricagetechniek is de hoge resolutie. De fabricage van keramische componenten met behulp van stereolithografie gebaseerde methoden levert hoge precisie en hoge dichtheid onderdelen.

Gebruik voor deze procedure keramische poeders met een hoge zuiverheid met een aminedeeltjesgrootte van minder dan 0,5 micrometer, een smalle deeltjesgrootteverdeling en een specifieke oppervlakte van ongeveer zeven vierkante meter per gram. In een maalkom, combineer het poeder en absolute ethanol in een 80 tot 20 massa verhouding. Voeg een tot twee millimeter diameter molenballen in een gelijke massa aan het poeder.

Voeg vervolgens ongeveer 0,5 tot 2% van het gewicht van het verspreidende middel toe, afhankelijk van de hoeveelheid poeder. Maal het mengsel gedurende 2 uur bij 250 RPM in een planetaire balmolen. Verwijder daarna de molenballen met behulp van een siv, met 500 micrometer openingen.

Laat de suspensie 12 uur drogen bij kamertemperatuur in een rookkap en droog hem vervolgens 24 uur verder op 110 graden Celsius. Maal het droge materiaal door een siv met gaasopeningen van 100 tot 500 micrometer om het gedeagglomereerde gefunctioneerde poeder te verkrijgen. Vervolgens, in het blik van een hoge snelheid planetaire bal molen, meng een foto-initiator geactiveerd op de golflengte gebruikt in het drukapparaat, organische kruis linkers en bindmiddelen, en een weekmaker.

Voeg vijf tot 10 molenballen toe gemaakt van het keramische materiaal met diameters van vijf tot 10 millimeter. Homogenize het mengsel gedurende vier minuten bij 1000 RPM. Introduceer het poeder vervolgens in het mengsel en homogeniseer het vier minuten bij 1000 RPM, 45 seconden bij 1500 RPM en 30 seconden bij 2000 RPM.

Koel het blik daarna af met water. Als het mengsel onhomogene lijkt, herhaal het proces. Plaats vervolgens ongeveer 1 milliliter van de keramische gevulde harsdrijfmest op de plaat van een rheometer, geconfigureerd voor een rotatietest.

Verhoog de schuifsnelheid van 0,1 naar 1000 wederkerige seconden bij een constante temperatuur van 20 graden Celsius tijdens het meten van het koppel. Bevestig dat de vering schuin dunner gedrag vertoont met een dynamische viscositeit onder de 600 pascal seconden, voor een afschuifsnelheid van 0,1 wederkerige seconden en minder dan 10 pascal seconden voor afschuifsnelheden van 10 tot 300 wederkerige seconden. Ten slotte, evalueren van het genezen van gedrag door het nemen van oscillerende metingen voor, tijdens en na het genezen door blootstelling aan UV-licht.

Stel een digitaal stereolithografieprintapparaat voor digitale lichtverwerking in. Bevestig dat de uithardingsdiepte minstens hetzelfde is als de gekozen bouwlagen, en bij voorkeur meerdere malen dikker. Genereer vervolgens een 3D-modelbestand van het onderdeel met computerondersteunde ontwerpsoftware.

Snijd het componentmodel in lagen van de juiste dikte en sla het bestand op in een sereolithografiecontourindeling. Breng dit bestand over naar het afdrukapparaat via het netwerk of USB. Maak een afdrukprogramma en stel de uithardingstijd per laag, de gietsnelheid, de snelheid van het bouwplatform en andere parameters in.

Vul vervolgens het reservoir van het drukapparaat ongeveer halverwege met de bereide keramische harsdrijfmest. Pomp de drijfmest door het systeem totdat het reservoir begint bij te vullen. Bevestig een metalen printplaat aan het bouwplatform door vacuümzuiging en start het drukprogramma.

Vul het reservoir indien nodig bij tijdens het printproces. Als u klaar bent, schakelt u het vacuüm uit terwijl u de afdrukplaat vasthoudt om het onderdeel op te halen. Gebruik isopropylalcohol, of een ander mild organisch oplosmiddel, om de resterende drijfmest weg te reinigen en laat het onderdeel vervolgens drogen bij kamertemperatuur in een geventileerde ruimte.

Debinbint en sinter het onderdeel daarna, om de fabricage af te maken. Deze hoge zuiverheid aluminiumoxide poeder werd gedeagglomereerd en gefunctionaliseerd met disperant. Bij het drogen, de gefunctioneerde poeder reagglomerated, maar werd gelijkmatig opnieuw verspreid in polymere hars.

Voor suspensie samenstellingen met verschillende poederinhoud, di, en tetra-functionele cross linker ratio's, en de totale bindmiddel cross linker ratio's, werden geëvalueerd. Alle vier opschortingen hadden het gewenste afschuifgedrag, maar slechts stelde de samenstelling één het optimale gedrag van de opschortingsstroom tentoon. Als de dynamische viscositeit te hoog is, kan het gieten van dunne drijfmestlagen belemmeren, als gevolg van een gebrek aan stroming.

Een te lage dynamische viscositeit kan ertoe leiden dat de drijfmest vrij onder het gietblad stroomt, of in een instabiele suspensie. Voorafgaand aan het blootstellen van de keramische hars suspensie aan het licht, de schuifopslag modulus bleef ongeveer constant. De optimale uithardingstijd om de minimale benodigde sterkte te bereiken zonder over het uitharden was twee tot drie seconden.

Blootstelling langer dan vier seconden kan leiden tot broosheid van over uitharding. Met behulp van optimale aluminus drijfmest samenstelling en blootstelling tijden, deze test component, met een dichte buitenste schil, en een poreuze bot-achtige centrale kern, werd vervaardigd defect vrij, met een extreem lage porositeit en hoge dichtheid in de bulk gebieden. De techniek die in dit artikel wordt gepresenteerd is ontworpen om viscose keramische harsmengsels te verwerken om de hoge precisie te bereiken die nodig is bij de fabricage van functioneel gesorteerde materialen.

De huidige techniek effent de weg voor resultaten in keramische productie om foto reactieve keramische suspensies te ontwikkelen. Ze kunnen worden gebruikt in Lyrica vrije keramische additieve productie om hoogwaardige keramische componenten te produceren.