Компании SiCeram и Spectrum Filaments анонсировали линейку из четырех композиционных полимер-керамических филаментов для FDM 3D-принтеров.

Новые материалы — результат совместной работы немецкой компании SiCeram, занимающейся производством высокотехнологичных компонентов из стекла и керамики, и польского производителя расходных материалов для 3D-принтеров Spectrum Filaments. Партнеры предлагают четыре композиционных материала на полимерной основе с керамическими наполнителями. Связующим веществом служит полиамид. Материалы могут быть использованы как для 3D-печати керамических имитаций, так и «зеленых» заготовок с последующим вытравливанием полимера и спеканием наполнителя в полноценные керамические изделия.

Одно из преимуществ такого подхода заключается в возможности построения геометрически сложных структур, характерной для аддитивных технологий в целом. Второе — в относительной простоте механической обработки, так как удаление опорных структур и обработку поверхностей можно проводить еще на «зеленой» стадии, когда физико-механические характеристики определяются связующим полимером, а не керамикой. Разработчики ориентировались на возможность быстрого прототипирования и аддитивного производства единичных или мелкосерийных конечных изделий сложной формы, например с внутренними полостями. Для 3D-печати новыми материалами якобы достаточно температуры экструзии в пределах 150-170°С и прогрева рабочего столика до 40-50°С.

Варианты наполнителей:

Карбид кремния. Чрезвычайно твердое полупроводниковое соединение с высокой коррозионной стойкостью. Способен выдерживать нагревание до 1500ºС на открытом воздухе или до 1800ºС в инертной атмосфере, демонстрируя при этом более высокую прочность, чем при комнатной температуре. Теплопроводность превышает показатели нержавеющей стали в несколько раз, достигая 120 Вт/(м·К). Прочность на сжатие достигает 4 ГПа. 

Нитрид кремния. Обладает более высокой прочностью и вязкостью разрушения, чем карбид кремния, и очень низким коэффициентом линейного теплового расширения с вытекающей высокой термостойкостью. Нитрид кремния — электрический изолятор с теплопроводностью 30 Вт/(м·К). Низкая смачиваемость цветными металлами и расплавами стекла позволяет использовать нитрид кремния в производстве литейной оснастки с максимальной рабочей температурой в районе 1300-1400°С. 

Оксид алюминия. Обладает меньшей прочностью, чем карбид или нитрид кремния — примерно на 60% ниже при комнатной температуре. Является электрическим изолятором и демонстрирует довольно хорошую теплопроводность на уровне 20-30 Вт/(м·К), хорошую коррозионную стойкость при pH<7, но неудовлетворительную при pH>7. 

Диоксид циркония. Обладает высокой прочностью при комнатной температуре и высокой вязкостью разрушения. Благодаря высокому коэффициенту линейного теплового расширения хорошо соединяется с нержавеющей сталью. Демонстрирует хорошую коррозионную стойкость при pH<7 и недостаточную при pH>7. 

Все примеры на иллюстрациях напечатаны на 3D-принтере BCN3D Sigma. Новые филаменты будут демонстрироваться на отраслевой выставке Formnext-2019 во Франкфурте-на-Майне, открывающейся завтра, 19 ноября. Стоимость новых материалов и сроки поступления в продажу пока не сообщаются. Информация о предложениях Spectrum Filaments доступна на официальном сайте.

Источник