新型3D打印技术可为航天器打印复杂陶瓷部件
陶瓷是一种强度高、重量轻的材料，耐热性比许多金属都好，非常适合制造飞机或火箭零部件。如今，有一种新型3D打印技术，使他们能够克服传统陶瓷工艺的限制，打造高强度的完美陶瓷部件。比如航天飞机上额度隔热砖就是用陶瓷制造的。
研究人员们说，他们的技术将使任何人都能3D打印几乎没有裂纹倾向的陶瓷部件。这些3D打印的陶瓷部件可以是任何复杂的形状，比如弯曲的和多孔的等。这些陶瓷部件的一个主要好处是其在高温环境中非常稳定，并且具有优良的环境抗性及强度。
在此之前，尽管研究人员一直在3D打印陶瓷方面进行探索，但是面临的主要阻碍之一就是其本身的属性，因为当加热时，陶瓷颗粒往往倾向于不融合在一起。因此，一些已经开发的陶瓷3D打印技术速度很慢，而且其中的一些添加剂会增加材料裂纹的可能性。
HRL的高级化学工程师Zak Eckel和高级化学家Chaoyin Zhou博士能够通过使用硅基和氧基聚合物改进这些工艺。这些聚合物会能够捕获UV光，因此在UV固化环节聚合时就不需要那些可能导致裂纹的添加剂了。据中国3D打印网了解，该发明是一个基本的树脂配方，这种配方的材料可以3D打印成几乎任何形状和尺寸的零部件。
当该聚合物被打印后，这些部件会被加热到很高的温度燃烧氧原子，从而形成一个高密度、高强度的碳化硅产品，可承受超过1700摄氏度的高温，而且强度也是同类材料的10倍。
“从喷气式发动机的大型部件到高超声速飞行系、到微机电系统中复杂部件，甚至封装电子装置都可以制造。”HRL感应器和材料实验室的高级科学家Schaedler称。
该研究得到了HRL和DARPA的资助，其进一步的信息已经包含在本月《Science》杂志的一份报告里（Vol. 351 no. 6268 pp. 58-62.）。
“与金属和聚合物相比，许多陶瓷的熔点极高，因此增加了增材制造面临的挑战。因为陶瓷无论铸造或加工都不是那么容易，所以3D打印将有助于大大扩展其可实现的几何形状范围。我们已经得到那种可以在光固化3D打印机中被紫外光固化的有机单体，它可以形成具有复杂形状和蜂窝结构的3D聚合物对象。这些聚合物结构可以通过热解变成一种均匀收缩、几乎无孔的陶瓷。使用这种方法制造的碳氧化硅晶阵和蜂窝材料比同样密度的泡沫陶瓷具有更高的强度。”该项目经理Tobias Schaedler博士说。“我们新的3D打印工艺可以充分利用这种碳氧化硅陶瓷的许多优良性能，比如高硬度、强度及耐高温、抗磨损和腐蚀性等。”
在大多数情况下，耐热陶瓷是很难3D打印的，因为他们必须暴露在极高的高温才能融化，因此当先许多使用增材制造生产陶瓷的技术往往是有限的。
为此Eckel和他的同事们发明了一种材料，它最早被制成后类似于塑料，但是当在炉内加热时就转变成了陶瓷。该材料一开始是液态的树脂，然后可通过普通的光固化3D打印转化成100微米层厚的类塑料物质，最后还需要在氩气环境中加热到1000摄氏度，他们说。
（编译自Albany Daily Star Gazette）
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