3D打印技術(shù)可助力碳化硅陶瓷實(shí)現(xiàn)快速輕量一體化制造
輕量化的實(shí)現(xiàn)途徑主要有三大方面:一是材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用;二是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì);三是先進(jìn)制造技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。三者相輔相成以實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品的輕量化制造。
碳化硅(SiC)陶瓷憑借其比剛度大、熱導(dǎo)率高、熱變形系數(shù)小以及穩(wěn)定性好等綜合品質(zhì)，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)等高端制造的電子設(shè)備、散熱解決方案以及光學(xué)系統(tǒng)等領(lǐng)域。
碳化硅陶瓷在具有低密度的同時(shí)具有高機(jī)械強(qiáng)度
是作為輕量化設(shè)計(jì)的理想材料;再通過輕量化構(gòu)型設(shè)計(jì)思路，不僅可以降低對(duì)材料的使用要求，還能減少昂貴材料的使用量、改進(jìn)強(qiáng)度重量比、縮短加工時(shí)間:結(jié)合增材制造(3D打印)技術(shù)成形復(fù)雜異型構(gòu)件的獨(dú)特優(yōu)勢，將是SiC陶瓷材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合的重點(diǎn)方向。
3D打印技術(shù)具有智能、無模、精密、高復(fù)雜度的制造能力，它能夠完成傳統(tǒng)工藝不可能完成的制造。不過相對(duì)于塑料或金屬有固定的熔點(diǎn)，通過加熱融化后就可以進(jìn)行粘貼。而碳化物陶瓷沒有熔點(diǎn)，如碳化硅會(huì)在高溫下氧化成二氧化硅，或者是其他的氣體、激光的作用下直接分解，導(dǎo)致無法直接3D打印，需打印出一個(gè)素坯再去燒結(jié)。而基于燒結(jié)的3D打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)、輕量一體化制備碳化硅已成為重要應(yīng)用趨勢。
晶格結(jié)構(gòu)是一種最典型的輕量化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)?；谄鋸?fù)雜的結(jié)構(gòu)形態(tài)，使用水射流切割、鑄造、化學(xué)鍍和電沉積等傳統(tǒng)的制造技術(shù)制造，耗時(shí)、昂貴，并且無法達(dá)到高分辨率，而采用3D打印的數(shù)字化制造方式，可實(shí)現(xiàn)以較低的成本和時(shí)間來制造高分辨率和復(fù)雜形狀的薄支柱和晶格幾何形狀，這一顯著的優(yōu)勢讓其成為了理想的填充成形方式。目前，除了在消費(fèi)品、體育用品、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域備受青睞之外，超輕和多功能特性的晶格結(jié)構(gòu)也在再生醫(yī)學(xué)、汽車設(shè)計(jì)、航空航天等領(lǐng)域有著深度的應(yīng)用。
隨著碳化硅應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，將進(jìn)一步推動(dòng)碳化硅市場的高速發(fā)展。3D打印技術(shù)作為高端裝備制造領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，始終致力于解決傳統(tǒng)制造工藝提出的挑戰(zhàn)，在實(shí)現(xiàn)特種陶瓷無模成形、縮減產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、精細(xì)陶瓷微結(jié)構(gòu)等方面發(fā)揮著極其重要的作用。
該文章轉(zhuǎn)載于“3D打印技術(shù)參考”如果您發(fā)現(xiàn)本網(wǎng)站上有侵犯您的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的內(nèi)容，請(qǐng)與我們?nèi)〉寐?lián)系，我們會(huì)及時(shí)修改或刪除。