HRL實驗室開發出新型陶瓷3D打印技術可制造飛船
陶瓷結實、輕便并且比許多金屬更耐熱，是制造飛機或火箭零件的理想材料。日前，著名研究機構HRL實驗室開發的一種新型3D打印技術，使它們能夠克服傳統陶瓷加工的限制，創造堅固、無瑕的陶瓷制品。例如，航天飛機上的隔熱磚就是由陶瓷制成的。
陶瓷3D打印機可以建造太空飛船
研究人員說，他們的技術將使任何人都能3D打印幾乎不會破裂的陶瓷，這些3D打印陶瓷可以被制作成復雜、彎曲或多孔的形狀。陶瓷的主要優點之一是它們在高溫下具有高度的穩定性，此外還具有優良的環境耐性和強度。
研究人員一直在尋找方法來3D打印陶瓷，主要障礙之一是陶瓷顆粒的屬性，因為這些陶瓷顆粒在加熱時不會結合在一起。因此，已經開發出的少數3D打印技術生產陶瓷的速度緩慢，并且生產出的物品也容易破裂。
HRL的高級化學工程師Zak Eckel和高級化學博士Chaoyin Zhou采用硅氧基聚合物改進了這些工藝，在聚合時限制紫外光使得增材物品不需要UV固化步驟。該發明基本上是一種樹脂配方，幾乎可以被3D打印成任何形狀和尺寸的零件。
“我們團隊克服陶瓷工藝的固有挑戰，開發出一種在各類行業有無數用途的新材料，”HRL Sensors和Materials Laboratory的資深科學家Tobias Schaedler博士解釋說。“所得到的材料可以承受超過1700°C的高溫，并且表現出高于類似材料十倍的強度。”
當聚合物被打印后，該零件被加熱到高溫燃燒掉氧原子，從而形成一個高度致密和堅固的碳化硅產品，它可以承受超過1700°C的高溫，并表現出高于類似材料十倍的強度。
“從噴氣發動機和超音速飛行器的大型構件，到微機電系統和電子器件包裝中的復雜零件，通過該工藝都可以制作，”Schaedler解釋說。HRL 和 DARPA所資助的該研究的進一步技術信息，包含在本月Science的報告中，351卷第6268頁58-62行。
“與金屬和聚合物相比，陶瓷極高的熔點增加了增材制造的挑戰。由于陶瓷不容易被鑄造或加工，3D打印在幾何可塑性方面是一個大飛躍。我們報告的有機單體，在光固化3D打印機上或通過圖案化的掩模進行紫外光固化，形成了有復雜形狀和蜂窩結構的3D聚合物結構。
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