Fabricação de aditiva de materiais cerâmicos funcionalmente classificados por estereolitografia

A fabricação aditiva de componentes cerâmicos de grau funcional usando tecnologias de fabricação de cerâmica de base livre de litografia pode ajudar a desenvolver estruturas inovadoras de implantes médicos otimizados para funções. A principal vantagem desta técnica de fabricação aditiva é sua alta resolução. A fabricação de componentes cerâmicos utilizando métodos baseados em estereotipografia fornece peças de alta precisão e alta densidade.

Para este procedimento, utilize pós cerâmicos de alta pureza com tamanho de partícula de amina inferior a 0,5 micrômetros, uma distribuição estreita do tamanho de partículas e uma área de superfície específica de cerca de sete metros quadrados por grama. Em uma tigela de moagem, misture o pó e o etanol absoluto em uma relação de massa de 80 a 20. Adicione bolas de um a dois milímetros de diâmetro em uma massa igual ao pó.

Em seguida, adicione cerca de 0,5 a 2% em peso de agente dispersante, dependendo da quantidade de pó. Mote a mistura por 2 horas a 250 RPM em um moinho de bolas planetárias. Depois, remova as bolas do moinho usando um siv, com aberturas de 500 micrômetros.

Deixe a suspensão secar à temperatura ambiente em um capô de fumaça por 12 horas e, em seguida, seque-a ainda mais a 110 graus Celsius, por 24 horas. Triture o material seco através de uma siv com aberturas de malha de 100 a 500 micrômetros para obter o pó funcionalizado desagglomerado. Em seguida, na lata de um moinho de bolas planetárias de alta velocidade, misture um fotoinitiador ativado no comprimento da onda usado no dispositivo de impressão, elos e aglutinantes orgânicos e um plastificador.

Adicione de cinco a 10 mil bolas feitas do material cerâmico com diâmetros de cinco a 10 milímetros. Homogeneize a mistura por quatro minutos a 1000 RPM. Em seguida, introduza o pó à mistura e homogeneize-o quatro minutos a 1000 RPM, 45 segundos a 1500 RPM e 30 segundos a 2000 RPM.

Esfrie a lata com água depois. Se a mistura aparecer inhomogênea, repita o processo. Em seguida, coloque cerca de 1 mililitro da pasta de resina resina cheia de cerâmica na placa de um reômetro, configurado para um teste de rotação.

Aumente a taxa de corte de 0,1 para 1000 segundos recíprocos a uma temperatura constante de 20 graus Celsius enquanto mede o torque. Confirme que a suspensão mostra o comportamento de afinamento de tesoura com uma viscosidade dinâmica abaixo de 600 pascal segundos, para uma taxa de corte de 0,1 segundos recíprocos, e abaixo de 10 segundos pascal para taxas de corte de 10 a 300 segundos recíprocos. Por fim, avalie o comportamento de cura fazendo medições oscilantes antes, durante e depois da cura pela exposição à luz UV.

Configure um dispositivo de impressão de estereolito de processamento de luz digital. Confirme se a profundidade de cura é pelo menos a mesma das camadas de construção escolhidas, e de preferência várias vezes mais espessa. Em seguida, gere um arquivo modelo 3D do componente com software de design auxiliado por computador.

Corte o modelo de componente em camadas da espessura apropriada e salve o arquivo em um formato de contorno sereolithografia. Transfira este arquivo para o dispositivo de impressão por rede ou USB. Crie um programa de impressão e defina o tempo de cura por camada, velocidade de fundição, velocidade de plataforma de construção e outros parâmetros.

Em seguida, encha o reservatório do dispositivo de impressão a meio caminho com o chorume de resina cerâmica preparada. Bombeie o chorume pelo sistema até que ele comece a encher o reservatório. Conecte uma placa de impressão metálica à plataforma de construção por sucção a vácuo e inicie o programa de impressão.

Reabastecer o reservatório conforme necessário durante o processo de impressão. Quando terminar, desligue o vácuo enquanto segura a placa de impressão para recuperar o componente. Use álcool isopropílico, ou outro solvente orgânico leve, para limpar qualquer chorume restante e, em seguida, deixe o componente secar à temperatura ambiente em uma área ventilada.

Desemarar e sinterize o componente depois, para terminar a fabricação. Este pó de alumina de alta pureza foi desagglomerado e funcionalizado com desperante. Após a secagem, o pó funcionalizado reagglomerou, mas foi mesmo rees dispersado em resina polimérica.

Para composições de suspensão com diferentes teores em pó, foram avaliadas as relações entre elos cruzados di e tetrafuncionais e as razões globais do linker cruzado de aglutinante. Todas as quatro suspensões tiveram o comportamento desejado de desbasamento de cisalhamento, mas apenas a composição uma apresentou o comportamento ideal de fluxo de suspensão. Se a viscosidade dinâmica é muito alta, pode dificultar a fundição de camadas finas de chorume, devido à falta de fluxo.

Uma viscosidade dinâmica muito baixa pode resultar no chorume fluindo livremente sob a lâmina de fundição, ou em uma suspensão instável. Antes de expor a suspensão da resina cerâmica à luz, o módulo de armazenamento de cisalhamento permaneceu aproximadamente constante. O tempo ideal de cura para alcançar a força mínima necessária sem mais de cura foi de dois a três segundos.

A exposição por mais de quatro segundos pode resultar em fragilidade da cura excessiva. Utilizando a composição e os tempos de exposição do aluminus ideal, este componente de teste, com uma casca externa densa, e um núcleo central poroso semelhante ao osso, foi fabricado livre de defeitos, com uma porosidade extremamente baixa e alta densidade nas áreas a granel. A técnica apresentada neste artigo é projetada para lidar com misturas de resina cerâmica viscose, a fim de atingir a alta precisão necessária na fabricação de materiais de grau funcional.

A presente técnica abre caminho para resultados na fabricação de cerâmica para desenvolver suspensões cerâmicas foto reativas. Eles podem ser usados na fabricação de aditivos cerâmicos de base livre lyrica para produzir componentes cerâmicos de alta qualidade.