SiCeram GmbH e Spectrum Filaments lanciano filamenti ceramici avanzati per stampanti 3D desktop
I materiali includono carburo di silicio, nitruro di silicio, zirconia e allumina
SiCeram e Spectrum Filaments stanno introducendo una serie innovativa di materiali ceramici da utilizzare nella tecnologia di stampa 3D di estrusione di filamenti (FFF). I quattro nuovi filamenti specializzati, che includono carburo di silicio, nitruro di silicio, zirconia e allumina, si posizionano come le prime soluzioni commerciali per la stampa 3D di filamenti ceramici avanzati utilizzando le comuni stampanti 3D desktop.
La base di questa collaborazione sono i processi innovativi di SiCeram GmbH per la produzione di componenti ceramici ad alte prestazioni. Le materie prime termoplastiche costituite da polveri ceramiche e polimeri consentono tecnologie di formatura di forme uniche analoghe ai polimeri: stampaggio ad iniezione, estrusione e pressatura a caldo. Con il supporto di Spectrum Filaments, produttore e fornitore di filamenti di alta qualità per stampanti 3D per estrusione di filamenti generici, le aziende stanno introducendo sul mercato questi materiali molto interessanti.
La stampa 3D è una tecnologia di formatura additiva relativamente nuova per componenti ceramici. Trova la sua applicazione principalmente nella fabbricazione di piccole serie e geometrie altamente complesse, con spazi vuoti interni, che non possono essere prodotti con altre tecniche di produzione. Un vantaggio chiave della stampa 3D è la maggiore libertà nella scelta di fattori di dimensioni eccessive, al fine di adattare i diversi valori di restringimento durante la sinterizzazione. Un adattamento del restringimento lineare per le tecnologie di formatura convenzionali come la pressatura a secco o lo stampaggio a iniezione comporta sempre costi elevati per la modifica degli strumenti necessari. Nel caso della stampa 3D, un componente aggiuntivo viene semplicemente stampato utilizzando fattori di sovradimensionamento modificati.
I filamenti ceramici per la stampa 3D sono basati su una poliammide come fase di rilegatura, che li distingue dagli altri filamenti per la stampa 3D utilizzando polvere di metallo. Questi sono generalmente basati su POM relativamente tossici. La stampa del filamento ceramico a temperature molto basse, tra 150 ° C-170 ° C con una temperatura del letto di 40 ° C-50 ° C.
La modellatura della forma da parte della stampante è seguita dalle consuete fasi di lavorazione come la rilegatura, la sinterizzazione e la lavorazione dura, se necessario. È sempre possibile lavorare i componenti stampati in stato verde per ridurre al minimo le lavorazioni pesanti. Utilizzando una ricetta termoplastica i componenti verdi presentano un’elevata resistenza verde e quindi possono essere lavorati quasi senza rischio di danni.
Tutti i modelli 3D che verranno presentati la prossima settimana a Formnext 2019 sono stati stampati su una stampante 3D Sigma BCN3D, che conferma che i materiali sono adatti per un ambiente di stampa 3D desktop.
I filamenti di SiCeram e Spectrum producono filamenti per la stampa 3D basati su alcuni dei materiali più comuni nelle ceramiche avanzate. Questi includono:
Carburo di silicio SSiC:
SSiC è estremamente duro e presenta un’eccellente resistenza alla corrosione su tutto il range di pH. La resistenza a 1.500 ° C è maggiore rispetto alla temperatura ambiente. Il materiale può essere applicato in aria fino a 1.550 ° C e fino a 1.800 ° C in atmosfera inerte. La conduttività termica di SSiC è molto elevata con 120 W / mK rispetto all’acciaio inossidabile con 30 W / mK. SSiC è un semiconduttore elettrico. La sua elevata resistenza alla compressione è di 4.000 MPa.
Nitruro di silicio Si3N4:
Si3N4 mostra una resistenza e una resistenza alla frattura più elevate rispetto a SSiC. Il bassissimo coefficiente di dilatazione termica lineare porta ad un’elevata resistenza agli shock termici. Si3N4 è un isolante elettrico e la sua conduttività termica è di 30 W / mK. La bagnabilità di Si3N4 da parte di metalli non ferrosi e fusioni di vetro è molto bassa, qualificandolo come materiale per utensili. La temperatura operativa massima è compresa tra 1.300 e 1.400 ° C.
Ossido di alluminio Al2O3:
Al2O3 presenta una resistenza inferiore rispetto a SSiC e Si3N4. La resistenza a 1.000 ° C è di ca. 60% in meno rispetto a temperatura ambiente. Al2O3 è un isolante elettrico e un conduttore di calore abbastanza buono (circa 20-30 W / mK). La resistenza alla corrosione nell’intervallo acido è buona (pH <7), ma scarsa nell’intervallo base (pH> 7).
Ossido di zirconio ZrO2:
ZrO2 mostra un’elevata resistenza a temperatura ambiente e, a causa della trasformazione indotta dalle crepe, indurisce una resistenza alla frattura molto elevata. Grazie al suo alto coefficiente di dilatazione termica lineare (10 * 10-6K-1) ZrO2 può essere incollato all’acciaio inossidabile senza problemi. La resistenza alla corrosione nell’intervallo pH <7 è buona, nell’intervallo pH> 7 molto insufficiente.
