Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

Johannes Abel; Uwe Scheithauer; Thomas Janics; Stefan Hampel; Santiago Cano; Axel M&#252;ller-K&#246;hn; Anne G&#252;nther; Christian Kukla; Tassilo Moritz

doi:10.3791/57693

JoVE Journal > Engineering

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Engineering

פילמנט מאוחה פבריקציה נוספת (FFF) של רכיבי מתכת-קרמיקה

Published: January 11, 2019

doi:

10.3791/57693

Johannes Abel¹, Uwe Scheithauer¹, Thomas Janics², Stefan Hampel², Santiago Cano³, Axel Müller-Köhn¹, Anne Günther¹, Christian Kukla⁴, Tassilo Moritz¹

¹Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS, ²HAGE Sondermaschinenbau GmbH & Co KG, ³Institute of Polymer Processing,Montanuniversitaet Leoben, ⁴Industrial Liaison Department,Montanuniversitaet Leoben

Summary

מחקר זה מראה הייצור מוספים חומר רב (אני) משתמש התמזגו פילמנט פבריקציה נוספת (FFF) של פלדת אל-חלד, אסתטיים.

Abstract

קרמיקה טכניים נמצאים בשימוש נרחב עבור יישומי מחקר ותעשיה, כמו גם עבור מוצרי צריכה. כיום, הביקוש לסימולציה עם אפשרויות מגוונות להתאמה אישית ושיטות ייצור חיובית היא הגדלת ברציפות. פילמנט מאוחה פבריקציה נוספת (FFF), זה אפשרי לייצר רכיבים גדולים ומורכבים במהירות עם יעילות גבוהה גשמי. ב- FFF, נימה גומי סינתטי אשר בהתקשותו רציפה נמסה זרבובית מחוממת, שהופקדו להלן. ראש ההדפסה מבוקר-מחשב מועבר כדי לבנות את הצורה הרצויה שכבה אחרי שכבה. חקירות בנוגע הדפסה של מתכות או קרמיקה מתרבים יותר מחקר ובתעשייה. מחקר זה מתמקד הייצור מוספים (AM) עם גישה חומר רב לשלב מתכת (נירוסטה) עם קרמיקה טכנית (זרקוניה: ZrO₂). שילוב של חומרים אלה מציעה מגוון רחב של יישומים בשל תכונותיהם חשמליים ומכניים שונים. הנייר מציג את עיקרי בהכנה של חומר, זינה, פיתוח המכשיר, הדפסה של אלה ללא הפרדות צבע.

Introduction

לפי ISO/ASTM, כתוסף בייצור (AM) הוא מונח כללי עבור טכנולוגיות ליצור עצמים פיזיים המבוסס על ייצוג גיאומטרי של תוספת רצופים של חומרים¹. לפיכך, טכנולוגיות אלה מציעים את האפשרות של ייצור רכיבים עם גאומטריה מורכבת מאוד, אשר לא יכולה להיות מושגת על ידי כל טכניקה גיבוש אחרת הידועה ליוצרים.

חומרי קרמיקה נחקרו מאז הפיתוח המוקדם של טכנולוגיות AM שונות במהלך רבע המאה²^,³; עם זאת, כתוסף בייצור רכיבים קרמיקה אינה המדינה של אמנות בניגוד כתוסף בייצור רכיבים פולימר או מתכת. מספר סקירות על טכנולוגיות AM בשימוש עבור רכיבי קרמיקה ניתנים על-ידי. Chartier et al. ⁴, Travitzky. et al. ⁵ ו. Zocca et al. ⁶, אשר יכולים להיות מסווגים על פי מצב החומר המשמש – אבקת חומרים, חומרים נוזליים ו חומרים מוצקים⁴^,⁵ או בהתאם לסוג התצהיר גשמי ומיצוק⁶. AM התקנים זמינים המאפשרים כתוסף בייצור רכיבים קרמיקה צפוף ואיכותי עם המאפיינים הרצויים עבור רוב היישומים⁷^,⁸^,⁹^,¹⁰ ^, ¹¹.

הייצור של רכיבי קרמיקה דורש עיבוד מורכבים, וזה מתעכב זה התקדמות אני קרמיקה. ובכל זאת, רכיבים קרמיקה הן תנאי הכרחי עבור מוצרי צריכה מיוחד מכשירים רפואיים ואת אני פותחת אופקים חדשים להרכבת רכיבים חדשניים עם גיאומטריות “בלתי אפשרי”¹². עבור רכיבים קרמיקה טכנית, נדרש טיפול תרמי עוקבות של הרכיבים מיוצרים מאז אני בעיצוב קרמיקה מחייב השימוש באבקות מושעים בתוך קלסרים אורגני זה צורך להסיר (כלומר., debinding) לפני אבקת מותך יחדיו (קרי, sintering).

אני של רכיב חומר רב או רב תפקודי משלב את היתרונות של AM, מדורגים פונקציונאלית חומרים (FGM)¹³ לתוך קרמיקה ברכיבים מבוססי-4 D-¹⁴. מכוניות היברידיות גשמי לאפשר צירופי רכוש כגון colorations חשמלית מוליך/בידוד, מגנטי/מגנטיים, ductile/קשה או שונה. רכיבים היברידי יכול להפגין פונקציות חיישן או למפעיל ידוע MEMS (מיקרו מערכות אלקטרו-מכאניות)¹⁵ גם כן. יתר על כן, מתכת קרמיקה מרוכבים יוכלו להשלים מצטרף חלקי קרמיקה לתוך מכונות מאז קונבנציונאלי שותפים פלדה weldable יכול לשמש.

CerAMfacturing פרוייקט האירופי (EU-פרוייקט קורדיס 678503) מפתחת טכנולוגיות AM עבור רכיבי גשמי יחיד, כמו גם גישה חדשה לחלוטין עבור AM של מרכיבי חומר רב, אשר יאפשר ייצור סדרתי של מותאם אישית, רכיבים משולבים עבור יישומים שונים¹². שלוש טכניקות AM שונות מבוססות ההשעיה מוסמכים כדי לאפשר אני מרכיבי קרמיקה-קרמיקה, כמו גם מתכת-קרמיקה. הניצול של טכניקות AM מבוססות ההשעיה מבטיח רכיב שיפור ביצועים לעומת שיטות מבוססות-אבקה. כי התפלגות החלקיקים של האבקה ההשעיה היא הומוגנית קטנה יותר במיטה אבקת, השיטות בעיצוב תשואה גבוהה יותר צפיפות ירוק, והתוצאה ברכיבי sintered מזערים צפופה, חספוס פני שטח נמוכה רמות¹².

יחד עם קרמיקה מבוסס-ליתוגרפיה ייצור (LCM)⁷^,⁸^,⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹⁶^,¹⁷, התמזגו פילמנט פבריקציה נוספת (FFF) ו ¹⁴^,¹²^,(T3DP) הדפסת תלת-ממד גומי סינתטי אשר בהתקשותו¹⁸ מפותחים. FFF ו- T3DP הם יותר מתאים. אני מרכיבי חומר רב יותר LCM בגלל התצהיר סלקטיבי התמצקות של חומר מסוים במקום התמצקות סלקטיבי טהור של חומר שהופקדו על כל השכבה¹⁴.

יתרון נוסף של FFF, T3DP לעומת LCM הוא השימוש של גומי סינתטי אשר בהתקשותו אוגדן מערכות במקום צילום-אשפרה פולימרים. המערכת בינדר מאפשרת העיבוד של אבקות עצמאית של התכונות האופטיות שלהם כגון קליטה, פליטה, השתקפות של גלים אלקטרומגנטיים, למשל, כהים ובהירים בחומרים (טווח נראה לעין), אשר הכרחי עבור הייצור רכיבי מתכת-קרמיקה¹⁹^,²⁰. יתר על כן, השקעה נמוכה נדרש ציוד FFF מאז מגוון גדול של התקנים סטנדרטיים זמינים. טכניקה זו הופכת להיות חסכוני בשל את גשמי ויעילות גבוהה של חומרים למחזור. לבסוף, FFF קל יוקרתיות עבור חלקים גדולים מאז התהליך מסתמך על ממשיך ראש ההדפסה סרנים.

מאמר זה מציג את התוצאות הראשונות של ייצור מתכת-קרמיקה מרוכבים באמצעות FFF. בנוסף, שילוב טכני של FFF ויחידות T3DP מוצג, למרות זאת הוא עדיין תחת פיתוח. בתהליך FFF, חוטים של פולימרים תרמופלסטיים נמס, extruded באופן סלקטיבי על ידי הפעולה של שני יסודות מסתובב מונה. ברגע שהחומר הנמתח מבעד לנחיר, זה עפור על ידי קירור ומאפשרת הייצור של רכיבים–שכבה. כדי לייצר רכיבים קרמיקה ובטעם הסופי, וריאציה של התהליך כבר מפותחת²¹^,²²^,²³^,²⁴^,²⁵^,²⁶. תרכובות פולימריים, המכונה קלסרים, מלאים מאוד אבקה קרמיקה או מתכתי. לאחר עיצוב של רכיבי נערך באמצעות הגישה המקובלת FFF, שני צעדים נוספים נדרשים. ראשית, הרכיבים פולימריים יש להסיר לגמרי מן דגימות בשלב debinding, יצירת מבנה עם נקבוביות בגודל micro רבים. כדי להשיג את המאפיינים הסופי, אבקת compacts לאחר מכן sintered בטמפרטורה מתחת נקודת ההיתוך של החומר. שימוש בגישה זו, הייצור של חומרים כגון סיליקון ניטריד fused סיליקה, קרמיקה פיזואלקטריים, פלדות, טונגסטן קרביד-קובלט, אלומינה או טיטניום דו-חמצני²³^,²⁴^,²⁵ בהצלחה נערכה במקום אחר.

שימוש מלא מאוד חוטים פולימריים, המאפיין של התהליך להטיל בדרישות מסוימות חומרים²¹. יש לספק תאימות טובה בין הרכיבים גומי סינתטי אשר בהתקשותו בינדר האבקה, אשר חייב להיות homogeneously מופץ באמצעות טכניקות החישוב בטמפרטורות מעל נקודת ההיתוך של מרכיבי בינדר אורגניים, כגון לישה או להטות מתגלגל. מאז הסיב מוצק יש לפעול כמו בוכנה בראש הדפסה כדי לדחוף את חומר מותך, מנדנד גבוהה, צמיגות נמוכה נדרשים כדי לאפשר ההבלטה של החומר דרך הצינור עם קטרים אופייניים החל 0.3 עד 1.0 מ מ. בינתיים, החומר צריך להחזיק מספיק גמישות וכוח להיות בצורת כמו הלהט זה ניתנות להדפסה ברקע. כדי לשלב את כל המאפיינים הללו תוך עומס גבוה של אבקת, קלסר רב רכיבים שונים מערכות כבר פיתח²¹^,²²^,²⁶.

ניצול אופטימאלי של ניסוח הולם בינדר, מערכת הנהיגה חדשה כבר מועסקים בעבודה זו. בדרך כלל, גלגלים הכונן במיתולגיות משמשים כדי לדחוף את הסיב מבעד לנחיר. השיניים האלה עלולה לגרום נזק את הסיב שביר. כדי להפחית את הדרישות מכני של חוטים להגביר את הלחץ ההבלטה במהלך תהליך FFF, המערכת FFF המקובלת של גלגלים הכונן במיתולגיות הוחלף על ידי מערכת חגורות כפול מיוחד. חיכוך גבוה והכוונה נוצר בשל אורכו, את הצורה, את ציפוי גומי מיוחד של החגורות. הנושא הכי חשוב היה מונע כל קריסה של חוט הלהט דרך ראש ההדפסה. חוט הלהט חייב להיות מונחה כל הדרך אל הצינור, שטח פנוי מותרת, המעברים הדרושים בין הרכיבים צריך להיחשב.

לאחר שעזב את יחידת הזנה, מזין הסיב יחידת זרבובית. המטרות העיקריות היו טמפרטורה מעוצב ניהול והדרכה שוטפת. ראש ההדפסה מפותחת מוצג באיור1.

איור 1 : דגם CAD של יחידה נסיעה חגורה חדשה (למעלה) ואת התמונה של היחידה האמיתית (למטה). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

אתגר גדול נוסף יהיה צורך לטפל עבור הייצור של רכיבי מתכת-קרמיקה הוא הבחירה של אבקות המאפשרים עיבוד במשותף במהלך הטיפול התרמי (מקביל מקדם של הרחבה תרמי (CTE), משטרים טמפרטורת האטמוספירה), במיוחד ההתאמה של ההתנהגות הצטמקות של שני חומרים במהלך השלב מתיכות. בעבודה זאת, ניסיון עשוי לשלב זרקוניה, שינויים נירוסטה 17-4PH מאז יש CTE דומה (כ – 11 x 10^-6/K) והם יכולים להיות sintered-באותם התנאים (הפחתת אווירה מימן, טמפרטורה sintering: 1350-1400 מעלות צלזיוס). אולם, להתאמת ההתנהגות הצטמקות, שגרה יציקה מיוחדת עבור האבקה מתכתי הוא נדרש¹⁹^,²⁰.

Protocol

1. החומרים המשמשים בחירת הרכיבים בינדר בחר את מערכת בינדר על פי הקריטריונים של תרכובות מאוד מלא (אבקת תוכן של-50% כרך) שהוגדרו עבור FFF: חוזק מכני גבוה, מספיק נוקשות, צמיגות נמוכה, גמישות עבור הדפסה ברקע. ירידה דרסטית של הגמישות והעלייה של צמיגות ניתן לצפות על ידי טעינה מוצק גבוהה.הערה: במחקר זה, מערכת מרובת רכיבים בינדר הועסק. רוב הרכיבים בג’אז אלסטומר גומי סינתטי אשר בהתקשותו לשיפור גמישות וכוח. Polyolefin functionalized נכללה כמו עמוד השדרה כדי לשפר את הידבקות עם האבקה. לבסוף, חומצה סטארית (בסביבות 5% כרך) סופחה כמו חומרים פעילי שטח עבור פיזור טוב של אבקות. מסיבות סודיות, ניתן לחשוף מידע נוסף. מבחר אבקות לבחור כמה אבקת מתאימים עבור הגישה חומר רב. לעיבוד משותף של קרמיקה, של אבקת מתכת, לבחור חומרים עם המקדם אותו של הרחבה תרמי (CTE) והתנהגות הצטמקות אותו במהלך סינטור באווירה מתיכות אותו. בחר את הציון קרמיקה ספציפיים. לבחור הטטרגונלית זרקוניה מיוצב yttria בשל CTE וטמפרטורה מתיכות להיות להשוות פלדות מיוחדות, כמו גם את קשיחות גבוהה והעוצמה flexural של חומר קרמי זה. השתמש זרקוניה אבקה עם פני שטח מסוים של 7 ± 2 מ’2/g וגודל החלקיקים של d50 = 0.5 מיקרומטר. בחר את כיתה מתכת מסוימת. להשתמש פלדת אל-חלד אבקת חומר מתכתי מוליך ו רקיע. החומר חייב להיות CTE דומות של טווח דומה סינטור טמפרטורות אלו זרקוניה תחת אווירה מימן מגן. התאמת סינטור התנהגות להשיג עם מתח ללא שיתוף סינטור, להתאים את ההתנהגות זן תלויים טמפרטורה (התכווצות עקב הרחבת מתיכות וחום) של שני סוגי אבקות. מאז האבקה זרקוניה בשימוש יש אנרגיה משטח גבוהה עקב החלקיקים, לשנות את האבקה פלדת אל-חלד על ידי זיקוק חלקיקי מתכת גדולים יחסית והגדלת הצפיפות נקע על ידי דפורמציה של השבכה אטומי.הערה: תחילה במהלך הטחינה התשה, חלקיקי כדורית פלדה הן בצורת מחדש לתוך פתיתי דק ופריך עם צפיפות פריקה גבוה מאוד. שנית במהלך השלב הטחינה אנרגיה גבוהה (פלנטרית כדור הטחינה, PBM), שבבי שבירות תחולק חלקיקים מאוד פרטניות עם יכולת מתיכות מוגברת. בדרך זו, ניתן להגיע פעילות מתיכות מוגברת של האבקה מתכתי, יכולה להיות מכוונת מתכווץ העקומה, עיקול של זרקוניה, מציג רק הבדלים קטנים19,20. החל התשה כרסום (180 דקות) עם החלקיקים פלדת אל-חלד כדורית לעצב מחדש לתוך פתיתי דק ופריך. לבצע הכדור פלנטרית כרסום (240 דקות) לפרוץ את פתיתי שביר מאוד פרטניות חלקיקים עם יחס רוחב-גובה ירידה אבל יכולת מתיכות מוגברת. להעריך את ההצלחה הסתגלות השתמש מוט או dilatometer אופטי כדי למדוד את אופן הפעולה של הצטמקות של compacts חומרים מתאימים ולהשוות את התוצאות. להשתמש בתוכן אבקת הנפחי של שני חומרים זהה ולהחיל את המדידה באותו (חימום המחירים, האווירה, טמפרטורה מקסימלית, להתעכב זמן). אם יש חוסר התאמה גבוהה בהתנהגות מתיכות, להתאים את הפרמטרים הטחינה של האבקה פלדת אל-חלד. אבקות פיינר יוביל דיבקוק התחתון מתחיל טמפרטורה. התשה ארוך יותר כרסום זמן יוביל פריקה אנרגיות גבוהות יותר, התכווצות גבוה יותר. הטחינה פלנטרית מוביל מותז אבקת, אשר ישים תרכובות פולימר.הערה: ההצלחה של ההתאמה היא מושפעת חומרי הגלם. אופטימיזציה להתבצע. הסטה של עקומות מתיכות ניתן גם שנוצר על ידי fractioning את אבקות. אבקה שברים נוטים להתחיל סינטור בטמפרטורות נמוכות. 2. נימה הפקה זינה הכנההערה: עבור הכנת זינה זרקוניה, לייבש את האבקה להפחית נטיתה agglomerate27. יבש את החומר ב 80 מעלות צלזיוס בתנור ואקום למשך תקופה מינימלית של שעה. במתחם מראש את החומר במיקסר הרוטורים רולר במשך 30 דקות ב- 60 סל ד. ודא כי הטמפרטורה גבוהה מספיק כדי להמיס את כל הרכיבים בינדר. להציג את הרכיבים בינדר, לחכות עד נמס. להאכיל את האבקה 5 ברציפות טוען כל 5 דקות. בסופו של התהליך, לחלץ את החומר מן החדר בחתיכות קטנות כדי להקל על שלב 2.1.2.הערה: עבור שני חומרים, אבקת התוכן של 47% כרך התממשו בתוך גומי סינתטי אשר בהתקשותו ביניים לדלק. מגרסת או pelletize החומר המוצק לאחר קירור לטמפרטורת החדר. כאשר מפעל חיתוך הוא מועסק, מציגים את החלקים גשמי בהדרגה. המתן עד החלקים בפנים הם גרגירי להציג את האולימפיאדה הבאה. ביציאה של התא שחיקה, להשתמש מסננת עם ניקובים 4 x 4 מ מ בריבוע כדי לקבל בגרגרים בגודל הולם. הליך זה הוא הכרחי עבור הנקה רציפה של מכבש בורג התאום או הטיה רולר (שלב 2.1.3). במתחם החומר במחירים גזירה גבוהה כדי לשפר את הפיזור, למשל, במכבש בורג התאום מסתובב במשותף (TSE) או בהטיה רול extruder. לאסוף את החומר עם מסוע, תירגע עד לטמפרטורת החדר.הערה: במחקר זה, מכבש בורג התאום מסתובב משותפת שימש. מהירות סיבוב בורג הוגדר 600 סל ד ופרופיל הטמפרטורה של 170 מעלות צלזיוס באזור האכלה עד 210 מעלות צלזיוס ב ה מת הוגדרה. מגרסת או pelletize החומר המוצק לאחר קירור לטמפרטורת החדר. השתמש בהליך של 2.1.2 או pelletize החומר בסוף המסוע עם pelletizer. אם יש צורך, חזור על התהליך עד כדורי יש אורך שווה או קטן מ- 4 מ מ. איור 2 : קו הייצור של נימה. החומר הנמתח באופן מבוקר על ידי ויסות טמפרטורה ומהירות ההבלטה. לאחר מכן, אסף, מונחה על-ידי מסוע לגרור את יחידת. הקוטר פילמנט נמדד, אם הערכים בטווח הרצוי, הסיב ברקע. כדי להסדיר את הממדים נימה, מהירויות הדפסה ברקע מושך שתישמר בהדרגה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. פילמנט שחולהערה: איור 2 מציג את ערכה של תהליך הייצור להכנה פילמנט ואת הפרמטרים משתנה שמגדירים את הקוטר פילמנט בתחתית. חוט הלהט שנאסף על-ידי מסוע, הוציא על ידי הפעולה של שני זוגות של מונה סיבוב רולים. הערכים קוטר ו ovality נמדדים במכשיר מדידה לייזר, הפרמטרים תהליך מותאמים כדי לווסת את הגיאומטריה של נימה. החומר מאוחסן סוף סוף על מאגרים. ייצור חוטים עם מגוון מתמדת של מידות הוא קריטי עבור הדיר התהליך, כיוון הזרם נפח ב- FFF הוא התלויים של הגיאומטריה נימה. הבלטת החומר ב rpm 30 בטמפרטורה מעל נקודת ההיתוך של הרכיבים בינדר. לפקד טוב של איכות הלחץ ואת הלהט, השתמש מכבש בורג יחיד עם קוטר הנחיר לפחות 1.75 מ מ.הערה: עבור כמויות קטנות של חומר, rheometer נימי בלחץ גבוה יכול להיות מועסק בשלב הפיתוח גשמי. עם זאת, ניתן לצפות איכות ממדית מסכנה של חוט הלהט.הערה: השלבים 2.1 ו- 2.2.1 ניתן לשלב בתהליך ההבלטה בורג התאום נאותה. לאסוף את החומר מעוקם. השתמש מסוע כדי לאסוף לקרר את החומר מעוקם. אוויר או מים קירור יכול להידרש בעת שימוש גבוהה שחול מהירויות. למדוד ושליטה הממדים של חוט הלהט. עבור מהירות הבלטה מסוימת, בהדרגה לווסת את המסוע ומושך מהירויות כדי להתאים את הממדים של חוט הלהט (ירידה המסוע ומושך המהירות של קוטר גבוה יותר). לייצר חוטים עם מגוון בקוטר של 1.70 ל 1.80 מ מ, קטן מ- 0.10 מ”מ ovality.הערה: הערך ovality מוגדר כהפרש בין הקוטר המזערי והמרבי. עבור נימה בצורה מושלמת, יש להשיג את ovality של אפס. סליל החומר. יחידת הדפסה ברקע נוספים (איור 2) ניתן להניח בקצה של המסוע עבור אוטומטית ברקע. 3. כתוסף בייצור רכיבים ירוק החקירה של האופטימלית תהליך פרמטרים לפני ההדפסה, השתמש תוכנה מסחרית עם פרוסות. יכול להיות מיושם בתוכנה זו כדי להגדיר את הפרמטרים ההדפסה וכדי ליצור את-g-code עבור התקן ההדפסה מתוך מודל 3D-CAD. עבור הדפסה, שקול את הפרמטרים החיוניים הבאים: טמפרטורה מיטה מיטה הדבקה מהירות ההדפסה של חומרים שונים משתנה הטמפרטורה ההדפסה עבור זרימת חומרים קבועים בקרת קירור מאוורר כדי לתמוך התמצקות של גדיל מודפס טמפרטורה הדפסה הדבקה משופרת בין שכבות הכחשה פרמטרים כדי להימנע נוטף ו באמצעות עמוד”מעולה” זרימת חומרים בדרגות שונות כדי להבטיח באותו רוחב סטרנד חומרים שונים AM מרכיבי המבחן לבצע AM של דגימות ירוק עם מדפסת תלת-ממד המסחרי (ראה טבלה של חומרים). ייצור רכיבי בדיקה מחומר יחיד לפני הדפסת חומר רב רכיבים. תקן כלשהו אי-התאמות אפשרי של חרירי בתוכנת המדפסת לפני ייצור רכיבים חומר רב. ייצור רכיב יחיד לטעון את ראש ההדפסה 1 עם חוט הלהט זרקוניה, ראש הדפסה 2 עם פלדת אל-חלד-נימה. עבור שני חוטים, השתמש ראש הדפסה במהירות של 10 מ מ/s ומיטה הדפסה טמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס להגדיר את הטמפרטורה ראש ההדפסה של זרקוניה 220 ° C, פלדת אל-חלד עד 240 מעלות צלזיוס.הערה: כמדגם הראשון מבחן בגיאומטריה, cuboids יוצרו עבור החומרים יחיד, כריך אחר ההתקנה נבחר עבור הרכיב חומר רב. כל הרכיבים ירוק היה המידות הסופיות של 15 מ”מ x 15 מ”מ ועובי מגוונת 1-3 מ מ, יוצרו עם עובי השכבה של 0.25 mm. יכולים להיות מגוונים הטמפרטורה ראש ההדפסה כדי להשיג את flowability הרצוי של ביניים לדלק. העלאת הטמפרטורה גורמת הפחתה של צמיגות. הטמפרטורות ההדפסה האופטימלי של שני החומרים עשויים להיות שונים. ייצור חומר רב מייצר רכיבים חומר רב, לסירוגין עם שניים או שלושה שכבות שונות, למשל., 1 מ מ נירוסטה / אסתטיים 1 מ מ / 1 מ מ נירוסטה או אסתטיים 1 מ / 1 מ מ נירוסטה / 1 מ”מ זרקוניה.הערה: הדפסה מרובת רכיבים, זה יכול להיות מועיל מאוד לשימוש “עמוד עיקרי” מעברי חומרים חד ומדויק. כאשר משנים את ראש ההדפסה, כמה מילימטרים של פילמנט נדרשים עד החומר ממלא את זרבובית משמש כדי להיות extruded, שמוביל פערים. לכן, המראה של החלק הוא לא טוב כמו זה יכול להיות. כדי למנוע אופן פעולה זה, להדפיס “עמוד עיקרי” לצד החלק, ניתן להגדיר בתוכנה. שכבה של העמוד הראשי (מגדל מלבני, איור 3) יודפסו לראשונה בעת שינוי הנחיר, כדי להבטיח כי הצינור ומוכן להדפיס לפני שתמשיך עם השכבות חלק. אופטימיזציה של הייצור שימוש של “הנוזל-מגן” במידת הצורך; זהו קיר דק המודפס סביב הרכיב (איור 4). לאחר השינויים ראש ההדפסה עבור הרכיב השני מחוץ החלק, את הזרבובית לחצות את החומה הזאת כשהוא נע מן המגדל. כל החומר adhering ניתן לקלף מן הצינור-מגן זה, ניתן להגדיל את מידת הדיוק של התצהיר גשמי על החלק שיודפס.הערה: מיטוב נוספות בגין איכות השגה אפשריים על ידי התאמות עדינה יותר של הזרם, רוחב ההבלטה מכפיל שחול, בהנחה הקוטר של חוט הלהט הוא קבוע. איור 3 : תהליך עבור רכיב מתכת-קרמיקה עם מבנה מגדל הייצור. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 4 : הדפסה וירטואלית של רכיב עם סביב הנוזל-מגן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. 4. debinding, Sintering של רכיבים לבצע את debinding בשני שלבים עוקבים. ראשית, לבצע חילוץ הממס ולאחר טיפול חום ואז מתפרקת הרכיבים בינדר שיורית. לנהל את החילוץ הממס עם החלקים הירוקים המודפס באמצעות ציקלוהקסאן ב 60 מעלות צלזיוס. מכסה את הדגימות עם מספיק ציקלוהקסאן, לטפל בהם בשביל ה 8 שקול אש בטיחות היבטים בעת ביצוע שלב זה. תוכן אוגדן מסיסים של 7-9% wt. יוסרו כאן.הערה: החלת החילוץ של הממס מוביל כדי להפחית נפיחות אפקטים במהלך thermaldebinding הבאים. לבצע תרמית debinding תנור debinding באווירה ארגון על מנת להגן על החומרים הפחתה (התרחשה בצל האווירה חנקן) או חמצון. השתמש טמפרטורה מרבית של 440 ° C וקצבי חימום שונים בין 5 ° C h h 150 ° C. כדי לאפיין או למטב את ההתנהגות debinding של שני ביניים לדלק, החל thermogravimetric של ניתוח תחת חנקן לזרום עד 600 מעלות צלזיוס כדי להעריך את המחירים חימום מתאים. לבצע סינטור באווירה תוך צמצום של ארגון 80% ו-20% מימן תנור בטמפרטורה גבוהה טונגסטן. להשתמש חימום המחירים בין 3 ° C/min ו- 5 ° C/דקה כדי להגיע לטמפרטורה מקסימלית של 1,365 ° C. לאחר זמן להתעכב של 3 h מגניב הכבשן לטמפרטורת החדר.

Representative Results

הכי מתאים תוצאות פלדת אל-חלד סינטור התנהגות התקבלו עם התשה כרסום בתקופה של 180 דקות, טחנת הכדור פלנטרית (PBM) כרסום בתקופה של 240 דקות. איור 5 מציג תמונת SEM של האבקה ללא טיפול (משמאל), החלקיקים מעוותים לאחר התשה כרסום (באמצע) והחלקיקים קצוצים לאחר שלב הטחינה PBM (מימין). איור 5 : פלדת אל-חלד לא מטופל < מיקרומטר (D90) (משמאל) 38, פלדת אל-חלד אבקת לאחר התשה כרסום (באמצע) ו פלדת אל-חלד אבקת לאחר PBM כרסום (מימין) אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. ההתנהגות מתיכות של האבקה פלדה הראשונית, וטוחנים מושווים עם התנהגות מתיכות האבקה זרקוניה איור 6, הכל נמדד עם dilatometer אופטי. איור 6 : עקומות ודילטומטריים של האבקה זרקוניה (ט ז-3Y-SE), האבקה פלדת אל-חלד (17-4PH) המצב ההתחלתי ואחרי טיפול באנרגיה גבוהה הטחינה של האבקה נירוסטה- אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. שיפור תכונות מכאניות זינה בשלב התשלום גזירה גבוהה התאפיינה עבור זינה זרקוניה. זינה המיוצר בשלב התשלום אחד של 75 דקות במיקסר הרוטורים רולר (RM) נמשל עם אחד המיוצר על ידי השיטה המתוארת בפרוטוקול. חוטים היו extruded באמצעות rheometer נימי בלחץ גבוה עם קוביה של 1.75 מ”מ קוטר, מהירות בוכנה של 1 מ מ/s ו לטמפרטורה של 190 מעלות צלזיוס. חוטים נאספו עם מסוע ובדק עם מכונת בדיקות מתיחה אוניברסלי. לפחות 5 חזרות נערכו לכל חומר. איור 7 מראה השוואה של שני חומרים הנוגעים חוזק מתיחה האולטימטיבי (UTS), התארכות-UTS, המודולוס המיתר. איור 7 : השפעתה של שיטת החישוב התכונות המכאניות של זינה זרקוניה. זינה היה מורכב של מיקסר רולר פנימי (RM) או בשילוב עם צעד בורג התאום מסתובב במשותף (TSE). חוזק, גמישות וקשיחות של חוטים מיוצר עם rheometer נימי נקבעו באמצעות את הערך הממוצע, סטיית התקן כתב של חוזק מתיחה האולטימטיבי (UTS), התארכות-UTS, המודולוס המיתר, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. באיור 8, הערכים קוטר שהתקבל במהלך הייצור של חוטים העשויים זרקוניה (משמאל), פלדת אל-חלד ביניים לדלק (מימין) מוצגים. הקוטר של חוט הלהט מעוקם הוקלט במהלך תהליך הייצור באמצעות בורג יחיד ההבלטה. על חוטים זרקוניה, שליטה טובה של הממדים ניתן להשיג עם קוטר אכזרי של 1.75 מ מ וסטיית תקן של מ מ 0.02 נקודות. על חוטים המכיל את האבקה ששונה פלדת אל-חלד, נצפתה השתנות גבוהה יותר מקוטר פילמנט הממוצע. סיבה אפשרית זה יכול להיות התפלגות החלקיקים inhomogeneous בתוך זינה הנובע צורת טסיות, כמו חלקיקי מתכת (איור 5). במקרה זה, מספר גבוה יותר של נקודות מדידה נמצאו מחוץ לטווח הרצוי של 1.75 מ מ ± 0.05 מ”מ, ואת הערך קוטר מרושע היה 1.74 מ מ עם וריאציה רגיל של 0.03 נקודות מ מ. עבור שני הסוגים של חוטים, הערכים ovality היה קטן יותר ממגבלת 0.1 מ מ. איור 8 : היסטוגרמות מקוטר פילמנט עבור החומרים למדה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 9 מציג את חוטים מתכת, קריסטל מתאימים לייצור מבנים ירוקים כריך עם הרכב הפלדה-אסתטיים-הפלדה (משמאל) כמו גם אסתטיים-פלדה-אסתטיים (מימין). איור 9 : ירוק פלדה-אסתטיים-פלדה (משמאל) ואסתטיים-פלדה-אסתטיים רכיבים (מימין) additively מתוצרת FFF. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. בשל מערכת בינדר דומה של שני חומרים, זה אפשרי שתתיך מסוימים שכבות לחלק מרוכבים מונוליטי. גדול עגול בצורת חלק עם מעברים חדים מוצג באיור10. איור 10 : מבנה עם מעברים חדים בין זרקוניה נירוסטה- אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 11 מראה ירוק material יחיד מרובי רכיבים אחרים שעובדו עוד יותר. איור 12 מראה מדגם זרקוניה טהור בצד שמאל, באמצע מציג מדגם טהור פלדת אל-חלד, בסופו של דבר מורכב פלדה-קרמיקה sintered והצטרף טוב בתמונה מצד ימין. איור 11 : הבדיקה ירוק דוגמאות שיוצרו על ידי FFF; העליון: זרקוניה-פלדה-מרוכבים עם נירוסטה עליון; התיכון: פלדת אל-חלד; התחתון: זרקוניה. רשת תיבת 5 מ מ. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 12 : Sintered זרקוניה מדגם (משמאל), דוגמת פלדת אל-חלד sintered (באמצע), ואת sintered אסתטיים-נירוסטה פלדה מרוכבים (מימין)- סולמות כל ב מ מ. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 13, מבנה אופייני של FFF-רכיבים עם crotches (או בשפתו משנה) בין שני חוטים הופקדו מוצג, אשר נבעה רגיל עם פרוסות (כלי נתיב) ועל הדרך רצופה של התצהיר גשמי. איור 13 : המבנה הטיפוסי של FFF-רכיבי הנובע חותך ומשקעים חומרים רציף. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. באמצעות העלאת מכפיל ההבלטה בתוכנה עם פרוסות, מה שמוביל תצהיר נפח גבוה יותר, למתחם משנה יכול להיות מופחת, כמו גם על-ידי התאמת כלי הנתיבים. עם זאת, בשל תכולה גבוהה של חלקיקים ביקורתו של, זה ניכר כי ההתנהגות התצהיר שונה הדפסה רגילה פלסטיקים. לכן, שינוי תוכנה כדי לסגור פגמים כאלה רצוי. אחרי debinding ממס, debinding תרמי ו סינטור עוקבות, כל הדגימות שונים הראו דפורמציה לא משמעותי או נפיחות. Sintered טהור זרקוניה ונירוסטה FFF דגימות יש יציבות גיאומטרית טובה עם ובלי עומס compressive, הם לא אבזם. ההפסד המוני הכולל היה 14.8-14.9%, המציין debinding מלאה. הדגימות מתכת-קרמיקה הראה של הידבקות מאקרוסקופית טוב של שני החומרים. אובדן מסת אחרי חימום של תערובות נמצא 14.1-14.4%, המציין גם את debinding מלא. התאמות נוספות הניתוח ותהליך יעברו. מיקרוסקופ אלקטרונים אפיון תערובות נועד לספק תובנות האיכות של הפרדות צבע. היווצרות הרצוי של הפרדות צבע התרחש בהצלחה כפי שמוצג באיור14. איור 14 : תמונת SEM של מיקרו בממשק מתכת-קרמיקה מציג את החומר משותפת. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. התוצאות מראים כי גישה מבטיחה לייצר מתכת-קרמיקה מרוכבים באמצעות FFF יצירת מוליך חשמל ומאפייני בידוד חשמלי לתוך רכיב אחד. יתר על כן, מימוש חלקי קרמיקה סביבות מתכתי מתאפשר עקב בונד גשמי טוב weldability של הפלדה אל חלד. בתוך האיחוד האירופי, מכשירי חימום פרוייקט יוצרו על ידי FFF המכילים נתיב מוליך חשמל עשוי נירוסטה במטריצה2 ZrO הלא מוליך. איור 15 מציג את הדגימות sintered. רכיבים אלה חומר רב חייב להיות מנותח ונבדק בעתיד. איור 15 : Sintered ספירלות של זרקוניה, פלדת אל-חלד אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 16 איור 17 להראות את ראש ההדפסה החדשה עם שני ראשים FFF-הדפסה, שני ראשים T3DP-הדפסה CAD-כמודל (באיור 16) וכן ליישם התקן FFF (איור 17). אתגר אחד שולט הפלט עבור שתי מערכות. בשביל המיקרו dispensing יחידות, הפלט נשלטת על ידי התדירות של בוכנה מונחה piezo במקום מהירות מנועים stepper של הכוננים החגורה בתוך ראשי FFF-הדפסה. האינטראקציה של שני ההתקנים חייבים להיבדק בעתיד. איור 16 : דגם CAD של ראש הדפסה חדש עם שני ראשים FFF-הדפסה, שני ראשים להדפסה T3DP. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 17 : תמונה של ראש הדפסה חדש עם שני ראשים FFF-הדפסה, ראש T3DP-הדפסה אחד (משמאל). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Discussion

זרקוניה, פלדת אל-חלד המשמש כאן מתאימים מאוד את שיתוף סינטור של רכיבי מתכת-קרמיקה בגלל CTE דומות טמפרטורה sintering, sintering אווירה. התנהגות מתיכות זרקוניה ו ביניים לדלק של פלדת אל-חלד יכולה להיות מכוונת על ידי הטיפול של האבקה פלדת אל-חלד (איור 9) בהצלחה. באמצעות החומרים שהוזכרו ושיטות, זה אפשרי לייצור חלקים ללא פגם מאקרוסקופית מאת FFF בפעם הראשונה. לידע של המחברים, אין שיטה AM דומים אחרים ידוע לייצר חלקים כאלה חוץ T3DP¹⁹^,²⁰. יישום אחד עבור רכיבי מתכת קרמיקה מוצג איור 17, וזה אלמנט חימום עם חשמל ניצוח שיכורה פלדת אל-חלד במטריצת אסתטיים בידוד.

אחד האתגרים הגדולים עבור FFF של רכיבי מתכת, קרמיקה הוא העלייה החדה של הקשיחות פריכות חוטים הודות לתכולת מוצק גבוהה. לכן, הבחירה של הרכיבים בינדר נכון היה גורם מפתח להצלחת הפרויקט. בנוסף, הכוח והגמישות של חוטים יכולים להשתפר על ידי שימוש גזירה גבוהה ערבוב טכניקה (איור 7). על פי מחקרים קודמים עם מערכות מאוד מלא²⁸, שיפור זה עשוי להיגרם על-ידי פיזור אבקת יותר ירידה של²⁹^,agglomerates³⁰.

החקירה ואת התאמת ההבלטה, מושך, ברקע מהירויות במהלך תהליך הייצור פילמנט מותר לייצור חוטים מאוד מלא חלקיק בעל הממדים נאותה. פרמטרים נוספים כמו התפלגות הטמפרטורה בתוך המתקן, כמו גם את השימוש התקני קירור באופן משמעותי השפיע על איכות נימה, נבחרו בקפידה.

שני חוטים עובדו במתקן-FFF בהצלחה. הדבקה בין ביניים לדלק נמצאה להיות טוב מאוד במצב ירוק (איור 7-9). רק בכמה כרכים ללא מילוי קטנים היו גלויים, אשר בדרך כלל עבור תהליך חדשני FFF (איור 13). כדי לסגור את אמצעי האחסון הקריטיים הבאים עם חומרים תרמופלסטיים, המכשיר FFF היה מצויד עם שתי יחידות שחולק מיקרו ידוע T3DP¹⁸^,¹⁹^,²⁰^,³¹^,³², אשר לאפשר בתצהיר של טיפות אחת כדי לסגור את אמצעי האחסון מילוי לא מספיקות, כמו גם ייצור מבנים פיינר (איור 14 ו- 15).

הגבלות גיאומטריות מורכבות חלק או ברזולוציה תלויות בחריפות הגדרת המדפסת החומר רציפה לזרום כמו גם התוכנה עם פרוסות בשימוש. על חוקי העיצוב והצורה חלק נמצאים לכל היותר להיות דומה לשימוש FFF של פלסטיק.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

הפרויקט קיבל מימון והחדשנות תחת גרנט הסכם לא 678503 של אופק 2020 מחקר של האיחוד האירופי.

Materials

Zirconia	TZ-3YS-E	Tosoh, Europe B.V.
Stainless steel	UNS17400 -38 µm	Sandvik Osprey Ltd.
Table of Devices and Software
slicing software	Simplify 3D	Simplify 3D, USA
roller rotors mixer	Plasti-Corder PL2000	Brabender GmbH & Co. KG, Germany
3D printer	model Ceram	HAGE, Austria
cutting mill	SM200	Retsch Gmbh Germany
corotating extruder	ZSE 18 HP-48D	Leistrutz Extrusionstechnik GmbH, Germany
laser measurementdevice	Diagnostic Laser 2010	SIKORA AG, Germany
capillary rheometer	Rheograph 2002	Göttfert Werkstoff-Prüfmaschinen GmbH, Germany
single screw extruder	FT-E20T-MP-IS	Dr. Collin GmbH, Germany
tungsten furnace	Hochtemperatur-Wolframofen WOHV 250/300-1900V	MUT Advanced Heating GmbH
debinding furnace	Retorten-Entbinderungsofen RRO 280 / 300-900V	MUT Advanced Heating GmbH
attrition mill	PE 1.4	Erich NETZSCH GmbH & Co. Holding KG, Germany
PBM (planetary ball mill)	PM 400	Retsch Gmbh, Germany

References

. . ISO/ASTM 52900:2015(en): manufacturing – General principles – Terminology. , (2015).
Lakshminarayan, U., Orgrydiziak, S., Marcus, H. L. Selective laser sintering of ceramic materials. Proceedings of Solid Free-Form Symposium. , 16-26 (1990).
Lauder, A., Cima, M. J., Sachs, E., Fan, T. Three dimensional printing: Surface finish and microstructure of rapid prototyped components. Materials Research Society Symposium Proceedings. 249, 331-336 (1992).
Chartier, T., Badev, A., Somiya, S. Rapid Prototyping of Ceramics. Handbook of Advanced Ceramics 2nd ed. , (2013).
Travitzky, N., et al. Additive Manufacturing of ceramic-based material. Advanced Engineering Materials. 16, 729-754 (2014).
Zocca, A., Colombo, P., Gomes, C. M., Günster, J. Additive Manufacturing of Ceramics: Issues, Potentialities, and Opportunities. Journal of the American Ceramic Society. 98 (7), 1983-2001 (2015).
Felzmann, R., Gruber, S., Mitteramskogler, G., Tesavibul, P., Boccaccini, A. R., Liska, R., Stampfl, J. Lithography-based additive manufacturing of cellular ceramic structures. Advanced Engineering Materials. 14, 1052-1058 (2012).
Fischer, U. K., et al. Lichthärtende Keramikschlicker für die stereolithographische Herstellung von hochfesten Keramiken. (light curing ceramic suspensions for stereolithography of high-strength ceramics). European patent. , (2012).
Homa, J. Rapid Prototyping of high-performance ceramics opens new opportunities for the CIM industry. Powder Injection Moulding International. 6 (3), 65-68 (2012).
. France’s 3DCeram partners with Japanese firm Sinto to expand ceramic 3D printing in Asia and US Available from: https://www.3ders.org/articles/20171006-frances-3dceram-partners-with-japanese-firm-sinto-to-expand-ceramic-3d-printing-in-asia-and-us.html (2017)
Scheithauer, U., et al. CerAMfacturing – Development of ceramic and multi-material components by additive manufacturing methods for personalized medical products. 3D printing in Medicine. 2 (1), (2017).
Kieback, B., Neubrand, A., Riedel, H. Processing techniques for functionally graded materials. Materials Science and Engineering – A. 362 (1-2), 81-106 (2003).
Scheithauer, U., et al. Ceramic-Based 4D Components: Additive Manufacturing (AM) of Ceramic-Based Functionally Graded Materials (FGM) by Thermoplastic 3D Printing (T3DP). Materials. 10 (12), 1368 (2017).
Moritz, T., et al. Material- and process hybridization for multifunctional ceramic and glass components. Ceramic Applications. 5 (2), 66-71 (2017).
Scheithauer, U., Schwarzer, E., Moritz, T., Michaelis, A. Additive Manufacturing of ceramic heat exchanger – Opportunities and limits of the Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM). Journal of Materials Engineering And Performance: Design, Process, Characterization, Evaluation. 27 (1), 14-20 (2018).
Schwarzer, E., Götz, M., Markova, D., Stafford, D., Scheithauer, U., Moritz, T. Lithography-based ceramic manufacturing (LCM) – Viscosity and cleaning as two quality influencing steps in the process chain of printing green parts. Journal of the European Ceramic Society. 37 (16), 5329-5338 (2017).
Scheithauer, U., Schwarzer, E., Richter, H. J., Moritz, T. Thermoplastic 3D Printing – An Additive Manufacturing Method for Producing Dense Ceramics. Journal of Applied Ceramic Technology. 12 (1), 26-31 (2014).
Scheithauer, U., Bergner, A., Schwarzer, E., Richter, H. -. J., Moritz, T. Studies on thermoplastic 3D printing of steel-zirconia composites. Journal of Materials Research. 29 (17), 1931-1940 (2014).
Scheithauer, U., et al. Additive Manufacturing of Metal-Ceramic-Composites by Thermoplastic 3D-Printing. Journal of Ceramic Science and Technology. 06 (02), 125-132 (2015).
Agarwala, M. K., Bourell, D. L., Beamen, J. J., Marcus, H. L., Crawford, R. H., Barlow, J. W., et al. Filament Feed Materials for Fused Deposition Processing of Ceramics and Metals. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. 7, (1996).
Kukla, C., Herranz, G., Ferrari, B., Cabrera, J. M., et al. Fused Filament Fabrication (FFF) of PIM Feedstocks. Actas del VI Congreso Nacional de Pulvimetalurgia y I Congreso Iberoamericano de Pulvimetalurgia 2017, 1st ed. , 1-6 (2017).
Agarwala, M. K., et al. Structural Ceramics by Fused Deposition of Ceramics. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. , (1995).
Agarwala, M. K., Bourell, D. L., Beamen, J. J., Marcus, H. L., Crawford, R. H., Barlow, J. W., et al. Fused Deposition of Ceramics and Metals: An Overview. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. , (1996).
Onagoruwa, S., Bose, S., Bandyopadhyay, A., Bourell, D. L., Beaman, J. J., Crawford, R. H., Marcus, H. L., Wood, K. L., Barlow, J. W. Fused Deposition of Ceramics (FDC) and Composites. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. , (2001).
McNulty, T. F., Shanefield, D. J., Danforth, S. C., Safari, A. Dispersion of Lead Zirconate Titanate for Fused Deposition of Ceramics. Journal of the American Ceramic Society. 82 (7), 1757-1760 (1999).
Mutsuddy, B. C., Ford, R. G. . Ceramic injection moulding. , (1995).
Edirisinghe, M. J., Evans, J. R. G. Compounding Ceramic Powders Prior to Injection Moulding. Proceedings of the British Ceramic Society. 38, 67-80 (1986).
Suri, P., et al. Effect of mixing on the rheology and particle characteristics of tungsten-based powder injection molding feedstock. Materials Science and Engineering: A. 356, 337-344 (2003).
Venkataraman, N., et al. Mechanical and Rheological Properties of Feedstock Material for Fused Deposition of Ceramics and Metals (FDC and FDMet) and their Relationship to Process Performance. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium 1999. , 9-11 (1999).
Scheithauer, U., et al. Investigation of Droplet Deposition for Suspensions Usable for Thermoplastic 3D Printing (T3DP). Journal of Materials Engineering and Performance. 27 (1), 44-51 (2017).
Weingarten, S., et al. Multi-material Ceramic-Based Components – Additive Manufacturing of black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing (T3DP). Journal of Visual Experiments. , (2018).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

Abel, J., Scheithauer, U., Janics, T., Hampel, S., Cano, S., Müller-Köhn, A., Günther, A., Kukla, C., Moritz, T. Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components. J. Vis. Exp. (143), e57693, doi:10.3791/57693 (2019).

Automatically Generated