فیلامنت سرامیکی یک ماده نسبتاً جدید برای چاپ سه بعدی است که به شما امکان می دهد اشیایی را چاپ کنید که از طریق یک مرحله پس از پردازش به نام تف جوشی، به سرامیک واقعی تبدیل می شوند. این بدان معناست که می توانید فنجان، کاسه، گلدان و حتی ابزارهای چاپ شده سه بعدی با خواص واقعی سرامیک های پخته شده مانند سختی، مقاومت در برابر گرما و حتی ضد آب بودن ایجاد کنید!
انواع فیلامنت سرامیکی
دو نوع اصلی فیلامنت سرامیکی وجود دارد:
۱.
فیلامنت قابل تف جوشی از خاک رس
این نوع فیلامنت از مخلوطی از ذرات خاک رس و یک اتصال دهنده تشکیل شده است. پس از چاپ، جسم باید به آرامی در کوره گرم شود تا اتصال دهنده از بین برود و ذرات خاک رس به هم متصل شوند. این فرآیند جسم را کمی کوچک می‌کند و به آن استحکام و خواص خاک رس پخته شده می‌دهد.
۲.
فیلامنت کامپوزیت پلیمر-سرامیک
این نوع فیلامنت حاوی مخلوطی از ذرات سرامیک و یک اتصال دهنده پلیمری است. اتصال دهنده پلیمری به فیلامنت اجازه می دهد تا در دماهای پایین تر نسبت به فیلامنت قابل تف جوشی از خاک رس چاپ شود و آن را با طیف گسترده ای از چاپگرهای سه بعدی سازگار کند. پس از چاپ، جسم نیز در کوره سوزانده می شود تا اتصال دهنده بسوزد و ذرات سرامیک تف جوشی شوند.
چالش های فیلامنت سرامیکی
فیلامنت سرامیکی هنوز یک ماده نسبتاً جدید است و چند نکته وجود دارد که هنگام استفاده از آن باید به خاطر داشته باشید:
- به کوره نیاز دارد: برای تبدیل شیء چاپ شده سه بعدی خود به یک سرامیک واقعی، به کوره نیاز دارید.
۲.می تواند شکننده باشد: فیلامنت سرامیکی ممکن است نسبت به مواد سنتی چاپ سه بعدی شکننده تر باشد، بنابراین مهم است که با احتیاط با آن برخورد کنید.
۳.نیازهای چاپ خاصی دارد: برخی از فیلامنت های سرامیکی به تنظیمات چاپ یا هات اندهای خاصی نیاز دارند، بنابراین حتما دستورالعمل های سازنده را با دقت بخوانید.
مزایا و کاربردهای فیلامنت سرامیکی
با وجود این چالش ها، فیلامنت سرامیکی یک ماده همه کاره با طیف گسترده ای از کاربردهای بالقوه است. این برای هنرمندان، علاقه مندان و هر کسی که می خواهد اشیاء سرامیکی منحصر به فرد و کاربردی ایجاد کند، ایده آل است.
برخی از مزایای فیلامنت سرامیکی عبارتند از:
- سختی و مقاومت در برابر سایش: سرامیک ها به دلیل سختی و مقاومت در برابر سایش خود شناخته شده اند. فیلامنت سرامیکی می تواند برای ایجاد اشیاء بادوام و مقاوم در برابر سایش مانند ابزار، قطعات ماشین و تجهیزات پزشکی استفاده شود.
- مقاومت در برابر حرارت: سرامیک ها همچنین به دلیل مقاومت در برابر حرارت خود شناخته شده اند. فیلامنت سرامیکی می تواند برای ایجاد اشیاء مقاوم در برابر حرارت مانند اجاق گاز، لوازم آشپزخانه و تجهیزات آزمایشگاهی استفاده شود.
- ضد آب بودن: سرامیک ها همچنین به دلیل خواص ضد آب خود شناخته شده اند. فیلامنت سرامیکی می تواند برای ایجاد اشیاء ضد آب مانند کاشی، لوله و ظروف استفاده شود.
فیلامنت سرامیکی یک ماده جدید و هیجان انگیز برای چاپ سه بعدی است که پتانسیل کاربردهای گسترده ای را دارد. با آگاهی از چالش های آن، می توانید از این ماده برای ایجاد اشیاء زیبا، بادوام و کاربردی استفاده کنید.
پرینت سه بعدی فیلامنت سرامیکی
یک باور رایج در مورد پرینت سه بعدی سرامیکی فنی این است که چهار فناوری اصلی آن – پرینت سه بعدی بایندر جتینگ، پرینت سه بعدی SLA (استریولیتوگرافی)، جوهر افشان و FFF (ساخت رشته فیلامنت ذوب شده) – در حال رقابت با یکدیگر هستند. با این حال ، از دیدگاه ما ، آنها مکمل و نیازهای مختلف را تأمین می کنند.
قبل از اینکه به جزئیات هر یک از این چهار روش بپردازیم، توجه به این نکته مهم است که همه فرآیندهای تولید افزودنی سرامیکی (AM) یک ویژگی مشترک دارند: آنها فرآیندهای چاپ سه بعدی غیر مستقیم هستند. این بدان معنی است که یک چاپگر سه بعدی سرامیکی تنها به عنوان راهی برای شکل دادن به قطعه استفاده می شود، که پس از آن باید فرآیندهای جداسازی و تف جوشی را طی کند.
فرآیند جداسازی مواد ماتریسی را که برای قرار دادن ذرات سرامیکی در شکل مناسب استفاده می‌شود، حذف می‌کند، در حالی که فرآیند تف جوشی یک عملیات حرارتی با دمای بالا است که برای متراکم کردن قطعه پس از حذف مواد ماتریس استفاده می‌شود.
پرینت سه بعدی باندر جتینگ فیلامنت سرامیکی
فرآیند چاپ سه بعدی بایندر جت شامل اعمال یک عامل پیوند مایع است که به طور انتخابی بر روی یک بستر پودر قرار می گیرد. پودری که به هم متصل شده است یک لایه جامد را تشکیل می دهد که پایه جسم است.
سپس لایه دوم پودر روی لایه اول گذاشته می شود و این کار تا زمانی که جسم کامل شود تکرار می شود. هنگامی که قطعه به طور کامل پرینت سه بعدی شد، ماده اضافی حذف می شود و قطعه از طریق فرآیند تف جوشی متراکم می شود.
استریولیتوگرافی (پرینت سه بعدی SLA) فیلامنت سرامیکی
پرینت سه بعدی SLA شامل استفاده از یک منبع UV (لیزر یا پروژکتور نور) است که بسیار دقیق روی مخزن رزین حساس به نور هدایت می شود. نور پس از تماس، رزین را سخت می‌کند و لایه‌ای پس از آن، بخش را تشکیل می‌دهد. در پرینت سه بعدی سرامیکی، رزین ترکیبی از مواد حساس به نور است که به شدت با پودر سرامیک بارگیری می شود.
مزایا و معایب استریولیتوگرافی (پرینت سه بعدی SLA) فیلامنت سرامیکی
مزایا
- اولین مزیت پرینت سه بعدی SLA این است که با طیف گسترده ای از مواد از جمله آلومینا، زیرکونیا، ZTA/ATZ، کوردیریت، سرامیک های مبتنی بر سیلیکون، HAP/TCP و AIN سازگار است.
- ثانیاً، استریولیتوگرافی نه تنها چاپ قطعات بسیار متراکم را امکان پذیر میکنند، بلکه به لطف وضوح بالای لایه های نازک آن، جزئیات بسیار کوچک را نیز چاپ می کند. از این رو، چاپگرهای سه بعدی SLA یک انتخاب عالی برای جواهرات، دندانپزشکی و سایر کاربردهای ریخته گری با دقت بالا هستند.
معایب
- گفتنی است، این فناوری ساخت افزودنی های سرامیکی نیازمند سرمایه گذاری بالایی است که هر شرکتی توان پرداخت آن را ندارد. هزینه چاپگر سه بعدی SLA سرامیک فنی می تواند از حدود ۱۵۰۰۰۰ دلار شروع شود و تا بیش از ۵۰۰۰۰۰ دلار برسد. علاوه بر این، مانند جت بایندر، چاپ قطعات توخالی رزین غیرممکن است، زیرا رزین در داخل قطعه محبوس می شود.
- پرینت سه بعدی رزین سرامیکی همچنین یک عملیات نسبتاً پیچیده است که مستلزم زمان آماده سازی طولانی و مراحل ظریف پس از پردازش مانند شستشوی رزین اضافی و پس از پخت است.
انتخاب فناوری پرینت سه بعدی سرامیکی به کاربرد و ویژگی های مورد نظر جسم نهایی بستگی دارد: متخلخل یا متراکم، وضوح بالا یا متوسط، تولید یا نمونه سازی با حجم بالا، اندازه بزرگ یا کوچک و غیره.
به همین دلیل، صنایع اغلب خود را به دو یا سه چاپگر سرامیکی AM مختلف مجهز می کنند تا بسته به قطعه مورد نظر از یکی یا دیگری استفاده کنند.
