陶瓷3D打印技术新突破：表面光滑无孔隙
尽管对于3D打印技术的前景很少人会提出质疑，但是客观地说，这项技术还远远算不上成熟，因为它在很多方面都有着或多或少的缺陷。比如那些用于航空航天应用的金属或陶瓷粉末3D打印机，它们打印出来的部件经常会有一些非常细微的锋利边缘或者孔隙，尽管这些缺陷非常细微，您甚至用肉眼都无法看到它们。但是不久前，美国卡内基·梅隆大学的研究人员们先前发现这些小瑕疵会降低3D打印对象的机械属性。可以说，这也是阻碍工业级3D打印技术大规模应用的原因之一。
近日，来自德国联邦材料研究和检测机构（BAM）研究所的科学家们开发出了一项革命性的陶瓷粉末3D打印技术，就完全克服了上述问题。
BAM隶属于BMWi，即德国联邦经济事务与能源部（千万别跟汽车品牌宝马公司弄混淆了）。BAM作为该部的一个研究所，主要专注于材料工程和测试，并就如何保护人、环境和材料货物提供咨询意见。德国的建筑、工程等行业常常依赖于BAM的研究和认证。
如今，使用一种自定义的3D粉末打印技术，该研究所能够3D打印出具有更高稳定性的陶瓷结构。在这些3D打印的陶瓷结构中，空袭和毛边不再存在，从而减少了断裂的可能性并提高了零部件密度。与此同时，他们的方法快速、简单、价格低廉，而且不使用有害物质——非常适于范围广泛的制造行业。
据悉，该BAM陶瓷3D打印项目的负责人Jens Günster教授开发出了一种被称为预陶瓷的聚合物，该聚合物可以在3D打印过程中被转化为陶瓷。与普通陶瓷不同的是，该材料可以交联、塑性变形、熔化或用各种溶剂溶解。
研究人员称，这项技术最大的特点在于它的成本相当低廉。“我们使用的是市场上一种很便宜的粉末，这种粉末经常被用于工业处理和化妆品的制造。我们逐层施加它，并用一种溶剂将其粘附在一起，以形成所需的结构。”Günster教授透露。这种逐层3D打印溶剂的方式有点像喷墨打印，与此同时，聚合物会在1200摄氏度以上的无氧环境种燃烧，把SiOC变成陶瓷。
据称，为了使整个过程完成，德国工程师们不得不依靠一种全新的共聚物。这是因为，3D打印的聚合物会在60摄氏度的时候开始熔化，使烧制无法完成。为了克服这一问题，他们将一种交联介质加入了溶解的粉末，以确保在烧制过程中对象结构得以维持。
然后，他们使用了两个不同的打印头，一个用来挤出溶剂/交联介质，另一个挤出纯溶剂。“我们使用这两种液体分别打印结构的骨架和表面。骨架可以在烧制的过程中保留起结构，因为它含有交联剂。而没有交联剂的表面会在烧制过程中融化。它会与骨骼融合在一起，甚至会在粘度、表面张力和重力的相互作用下进入其晶格结构。因此，我们就获得了一种表面光滑、无孔隙或锋利边缘的陶瓷制品。”该教授说。
值得一提的是，在开发期间，BAM研究团队与德国知名工业级3D打印企业Voxeljet进行了合作。
（编译自3Ders.org）
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