تقوم شركة مقرها كاليفورنيا بتطوير تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد من السيراميك عالية القوة

طور باحثون من شركة HRL Laboratories الخاصة وأظهروا طريقة تصنيع مضافة جديدة (الطباعة ثلاثية الأبعاد) ، والتي تسمح بإنشاء منتجات من مواد خزفية ذات قوة عالية. تتحمل المواد الناتجة درجات حرارة وأحمال قياسية.

منتج السيراميك ، على عكس المعدن أو البلاستيك ، ليس من السهل إعطاء الشكل المطلوب. تتيح لك الطباعة ثلاثية الأبعاد إنشاء منتجات من أي شكل تقريبًا ، ولكن بمساعدتها لم يكن من الممكن بعد صناعة السيراميك. يقول المؤلف المشارك:



"تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية جديدة مهمة جدًا ، ولكن حتى الآن كان من المستحيل جعل المنتجات عالية القوة مناسبة للتطورات الهندسية بمساعدتها".توبياس شيدلر. "أردنا تكييف الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء سيراميك عالي القوة ومقاوم للحرارة."

توبياس ليس صحيحًا تمامًا - يتم استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد بالفعل ، على سبيل المثال ، لإنشاء محركات صاروخية يمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى 3000 درجة مئوية. لكن الخزف على الطابعة لم يتم طباعته بعد.



يعمل البوليمر الخاص كمنتج شبه نهائي للمادة. بعد إعطاء المنتج الشكل المطلوب ، يخضع للمعالجة بدرجة حرارة عالية ، وبعد ذلك يصبح خزفيًا. ونتيجة لذلك ، اكتسبت القدرة على تحمل درجات حرارة لا تقل عن 2000 كلفن (لم يكن لدى المؤلفين ببساطة القدرة على اختبار العينات عند درجات حرارة أعلى).

أساسيات التكنولوجيا ليست جديدة - في الستينيات ، تم اختراع السيراميك المشتق من البوليمر. في مثل هذه البوليمرات ، توجد المكونات الرئيسية للسيراميك (السيليكون والنيتروجين). بعد التسخين ، يتبخر الميثان وثاني أكسيد الكربون وما شابه من البوليمر ، تاركين تركيبة خزفية تتكون من السيليكون والكربون والنيتروجين. يتم تقليل حجم المنتج الناتج ، لكنه يحتفظ بشكله.

كان من الأشياء الجديدة في هذه العملية استخدام المواد المبلمرة بالتعرض للأشعة فوق البنفسجية. وهذا يعني أنه يمكنك طباعة المنتج المطلوب على أي طابعة تسلسلية ثلاثية الأبعاد تقريبًا ( فعل المؤلفون ذلك بالضبط: لقد طلبوا للتو طابعة جاهزة).



بالإضافة إلى تقنية المضافات التقليدية ، حيث يتم بثق البوليمر طبقة تلو الأخرى على الركيزة ، جرب المؤلفون أيضًا طريقة تسمى "تقنية دليل الموجة ذاتية الانتشار". خلاصة القول هي أن البوليمر النهائي قادر على نقل الأشعة فوق البنفسجية ، في حين أن المنتج شبه النهائي لا يمكنه القيام بذلك. ونتيجة لذلك ، عند استخدام قوالب مصممة بعناية ، من الممكن بلمرة مساحات كبيرة إلى حد ما من قطعة العمل بشكل أسرع من "طباعتها" على طابعة ثلاثية الأبعاد.

تم بعد ذلك تسخين الأشكال المبلمرة في فرن وتم الحصول على منتجات خزفية تحتوي على 36٪ أكسجين و 26٪ سيليكون و 33٪ كربون و 4٪ كبريت.

بالإضافة إلى المقاومة العالية للحرارة ، فإن المنتجات متينة للغاية - يقارن المؤلفون قوتها مع هياكل "قرص العسل" المصنوعة من سبائك الألومنيوم. وفقا للعلماء ، يمكن استخدام الهياكل الشبكية بسبب قوتها العالية ووزنها المنخفض في تصنيع "الطائرات الأسرع من الصوت والمحركات النفاثة".

Source: https://habr.com/ru/post/ar388745/