La cerámica es uno de los materiales más antiguos fabricados por humanos. Al mismo tiempo, son uno de los materiales más prometedores para las tecnologías clave del siglo XXI. Sin embargo, las cerámicas son difíciles de moldear y procesar, especialmente para aplicaciones donde la impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva (AM), sería un método de fabricación interesante.

Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU / e) Ph.D. El candidato Steyn Westbeek desarrolló un modelo para ayudar a hacer posible la AM de objetos cerámicos más grandes. Esta investigación fue parte de un proyecto de investigación más grande, junto con el centro de investigación científica aplicada TNO y el TU / e High Tech Systems Center, con otros Ph.D. candidatos, estudiar todo el proceso de impresión para cerámica, incluida la deposición de capas y la mejora de los conceptos y el control de las impresoras 3D.

Propiedades únicas tanto un beneficio como un desafío

Las cerámicas suelen ser excelentes aislantes eléctricos y térmicos que son duros, fuerte, biocompatible y robusto frente a muchos productos químicos y temperaturas. Estas propiedades únicas significan que la cerámica podría ayudar a mejorar la calidad de vida, ahorra energía, Reducir el desgaste y aumentar la vida útil de los componentes en muchas aplicaciones diferentes. Sin embargo, Estas cualidades también hacen que sea probable que se produzcan deformaciones y grietas en algún momento durante el proceso de impresión 3D; por lo general, debido a tensiones dentro del material.

Aunque cada vez es más común para otros materiales, AM no se entiende bien por la cerámica. Hasta ahora, se ha utilizado principalmente para producir volúmenes bajos de objetos muy detallados de menos de unos pocos cm. Los objetos más grandes corren un alto riesgo de agrietarse.

Westbeek creó un modelo de los procesos físicos dentro de la impresora 3D, para ayudar a mejorar la comprensión de la impresión 3D de cerámica y hacer posible la impresión de objetos más grandes. AM de cerámica es un proceso de dos pasos:primero, Se colocan capas muy finas de una mezcla de polvo cerámico y un aglutinante, endurecido por la luz ultravioleta entre cada capa. Esto crea la forma final del objeto. Segundo, el objeto se calienta en un horno para quitar el aglutinante, muy parecido a hornear una escultura de arcilla.

Predecir lo que sale mal durante la fase de endurecimiento

Westbeek se centró principalmente en la fase de endurecimiento UV, donde la mezcla de aglutinante / polvo se vuelve sólida. El paso de endurecimiento puede ser una fuente de tensiones en el material. El modelo incluye la configuración de la impresora, tales como las características de la fuente de luz ultravioleta y las propiedades del aglutinante, y procesos como la luz que rebota en el polvo cerámico y la temperatura aumenta dentro del objeto durante el endurecimiento.

Con este conocimiento, Es posible cambiar el proceso de impresión 3D para asegurarse de que funcione mejor para la forma que desea imprimir. Esto reduce muchos problemas diferentes, como paredes que son demasiado gruesas, sobrecalentamiento del objeto, endurecimiento insuficiente o desigual y, finalmente, el desarrollo de tensiones que pueden provocar grietas y deformaciones no deseadas. Esta nueva comprensión es un paso valioso hacia la impresión de cerámicas de formas complejas y áreas grandes.