青岛陶瓷3D打印技术为未来铺平道路的4种方式
发布时间:2020-08-28 09:01
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青岛陶瓷3D打印一直是增材制造的流行应用,但与热塑性塑料或金属相比仍处于相对裕度。自然,金属和塑料在我们的日常生活中非常重要,因此也难怪它们也占据了增材制造领域的更多份额。陶瓷虽然是我们日常电器的大部分,但很少采用增材制造的方式。尽管如此,济南陶瓷3D打印技术仍在不断普及,并且正如最近的研究项目所证明的那样,可以给人留下深刻的印象。

由于陶瓷材料(如粘土或硅化合物)具有某些独特的性能,因此青岛3D打印技术组件可能会硕果累累。例如,此类技术可能具有重要的医学应用,电气特性或增强某些类型的波形的能力。在本文中,我们将研究来自不同行业的此类应用程序的四个令人难以置信的示例。

 3D打印的陶瓷能源设备

一个SOEC示例–通过Journal of Material Chemistry(Pesce; Hornes; Nunes等人)拍摄的图像

陶瓷是组成各种类型的电解质支持的固体氧化物电池的有用材料。传统上,这种SOEC(固体氧化物电解槽)在物理形状和形式方面具有一定的局限性。但是,青岛3D打印使设计人员可以规避这些障碍,并创建可以提供简单的自定义能源解决方案的新形状。就像上面的图片所示,右边的电池(由加泰罗尼亚能源研究所的研究人员开发)提供了一种波纹形式,可以使燃料电池和共电解模式的性能提高57%。

这种生产方式不仅擅长于创建这种形状,而且还提供了大规模定制,快速原型制作以及开发多种不同配置的模型,这些模型可能对节能设备有利。这是一种全新的设计风格,如果没有增材制造及其快速,轻松地创建非常规形状的能力就不可能实现。

同样,另一项测试表明SLA印刷可以产生这些波纹状结构,从而提高燃料电池和水解电池的效率。这些实验的生产使用3DCeram的CERAMAKER完成。研究人员预计,这些设计将对“ 下一代固体氧化物电池,以及更普遍的任何固态能量转换或存储设备 ” 产生巨大影响。

3D打印的陶瓷医疗植入物

图片由Lithoz提供。

尽管所有形式的3D打印和医疗行业都有着显着的融合,但是陶瓷3D打印为医疗保健的多个领域提供了独特的优势。Admatec和CAM Bioceramics就是其中的一个例子,他们开发了可吸收性陶瓷用于骨骼发育。通过使用羟基磷灰石,Admatec及其合作伙伴可以制造针对患者的,可生物吸收的植入物,该植入物具有确定的孔结构和几何形状。使用此类生物陶瓷,它们还可以创建更复杂的通道,几何形状以及晶格和蜂窝结构,为植入物和医疗器械注入各种机械性能。

奥地利的陶瓷增材制造公司Lithoz也一直在将大量的研究时间和资金用于牙科产品和植入物的开发。在这方面,陶瓷不仅具有耐用性并在保持高机械性能的同时保持稳定性,而且3D打印陶瓷具有更低的材料浪费,更高的可定制性和更大的设计自由度。尽管许多公司正在等待ISO认证,但Lithoz所使用的陶瓷公司也进行了医学优化。

在医疗领域中陶瓷的另一个例子是微柱阵列,可以用作医学成像和无损评估应用中的换能器。与传统的制造方法相比,这些支柱更容易以这种方式生产,并提供更好的替代形状。数组的主要元素通常设计为具有更简单的几何形状,例如立方体或矩形,从而限制了潜在的应用程序。基于掩模图像投影的立体光刻(MIP-SL)技术在生产此类结构中特别有用。

4D打印陶瓷和更好的传感器

 

陶瓷印刷在与开发各种类型的传感器有关的应用中也已取得了重大增长。在通信,5G网络开发甚至太空旅行等行业中,都可以看到这些内容。其中一个项目是由香港城市大学及其4D打印陶瓷提供的,这些陶瓷可以根据外部刺激改变形状,特性和尺寸。

除了这些机械性能外,4D陶瓷的介电损耗低,并且可以设计为具有出色的介电性能热稳定性。结果,它们倾向于制造具有出色优势的电子产品或传感器,即可以很容易地向它们添加金属部件。它们还带来了很多磁性和吸收特性。这甚至给了他们作为手机和路由器材料的相当不错的潜力。

香港团队开发了这种陶瓷,它是一种极富弹性的物质,可以正确印刷。该材料本身使用陶瓷和聚合物的混合物,使其结构更柔软,可延展,但具有很高的耐久性。除了所有这些期望的拉伸能力之外,这种陶瓷还具有耐高温性。难怪研究人员将它们视为非金属加热设备和推进技术的理想选择。

研究人员还一直在使用可拉伸且耐用的陶瓷来开发新型压电电子产品。这些在制造用于声波成像和能量收集的在许多其他应用中,。此类技术在传统制造方法(例如蚀刻和切块)中遇到障碍,而3D打印则允许高分辨率的复杂几何形状。传统制造的另一个主要弊端是,传统机械加工过程所引起的机械应力会导致晶粒拉出,强度下降以及产品某些方面的去极化,这将导致压电器件性能的显着下降。相反,制造商可以提供各种烟台3D打印设计,也可以提供传感器时非常有用,它们可以以更快的速度提供更快的原型服务,而人工后处理则要少得多(如果有)。

陶瓷印刷光学

 

透明陶瓷广泛用于光学设备,而青岛3D打印陶瓷正在进入这一至关重要的行业。威海3D打印带入此特定生产过程的主要优点是改进的自动化和准确性。传统上,生产光学器件既涉及手动过程也涉及自动化过程,因此既费力又容易出错。增材制造并非如此,增材制造为3D打印陶瓷光学器件带来了更快的速度和更快的原型制作。

此外,使用其他方法(例如铣削)制造光学器件和反射镜可能会浪费多达80%的材料-除了具有众多共同优势外,AM还带来了重量减轻,几何形状复杂和交货时间缩短等优点,从而降低了成本并降低了整个制造过程中的风险。像3DCeram开发的程序和过程一样,设计人员可以通过各种方式自定义其光学器件,从而产生新颖的新形状。

另外,这还允许光学器件由多种陶瓷材料制成,有时只需一台机器即可。从航空航天应用到高能激光器,这些材料可以改变机械性能并赋予光学器件不同的功能。不同的材料可以使光学工具具有不同的机械和热性能,刚度和密度以及其他特征。

还有更快的泰安3D打印方法,例如陶瓷或玻璃立体光刻,可以在5个小时内创建此类光学器件。这些还提供了挖空截面的能力,从而允许光学器件具有不同的功能,从而使其可用于多种行业,例如生物医学,结构或能源系统应用等。它们甚至可以创建复杂的内部结构,从而在不增加重量的情况下提高强度。

不难理解,为什么越来越多的公司和机构转向使用新的陶瓷方法以实现巨大的质量,节省时间和成本效益。所有这些功能使陶瓷印刷走在了最前沿,展示了其在工业和医疗应用中的潜力。