3D-geprint keramiek: 15 μm SiC 88% versus 90% zuiverheid voor groene onderdelen
Laat een bericht achter
Waarom siliciumcarbide belangrijk is bij keramisch 3D-printen
Siliciumcarbide wordt gebruikt in additief vervaardigde keramiek omdat het een hoge hardheid, thermische stabiliteit en slijtvastheid combineert tegen kosten die ruim onder die van speciale structurele keramiek liggen. Bij het spuiten van bindmiddelen, materiaalextrusie en vatfotopolymerisatie bepaalt het SiC-poeder grotendeels hoe goed een onderdeel zijn vorm behoudt voordat het wordt gebakken.
Commercieel SiC voor deze routes wordt beoordeeld op basis van het siliciumcarbidegehalte en de deeltjesgrootte. Een gemiddelde deeltjesgrootte van 15 micron ligt in het fijne- tot- bereik, grof genoeg om in een printer te vloeien en te verpakken, maar fijn genoeg om tot een dicht lichaam te sinteren.
Wat 88% en 90% zuiverheid eigenlijk betekenen
Het percentage verwijst naar het siliciumcarbidegehalte van het poeder, waarbij de rest bestaat uit vrij silicium, vrije koolstof, ijzer en andere reststoffen uit het Acheson-ovenproces. Een kwaliteit van 90% bevat daarom grofweg twee procentpunten minder niet--hardmetalen materiaal dan een kwaliteit van 88%.
Die opening is in absolute termen klein, maar verandert de hoeveelheid laag-smeltende of niet-versterkende fase die aanwezig is tijdens het bakken. Een lager restgehalte geeft over het algemeen een meer voorspelbare krimp en minder reactieplaatsen die porositeit kunnen genereren.
Groene kracht vóór het sinteren
De groene kracht komt van het bindmiddelsysteem plus de deeltjesverpakking, niet van het SiC zelf. De oppervlaktechemie van het poeder beïnvloedt echter hoe gelijkmatig het bindmiddel de deeltjes bevochtigt en overbrugt. Poeders met meer vrij silicium en oxide hebben de neiging een iets andere vocht- en bindmiddelbalans vast te houden.
In de praktijk kan een poeder van 15 micron met beide kwaliteiten met succes worden bedrukt. Het 90%-materiaal is gemakkelijker te controleren omdat het oppervlak van batch tot batch consistenter is, wat van belang is als de groene delen dun-wandig zijn of fijne interne kanalen hebben.
Sinteren, krimp en einddichtheid
Tijdens het bakken kan de niet-carbidefractie eerder reageren of zachter worden dan het SiC-skelet. Een hogere restfractie verhoogt het risico op plaatselijke krimpverschillen en op een uiteindelijk lichaam dat iets minder uniform van dichtheid is. Een kwaliteit van 90% bereikt doorgaans een consistentere gebakken dichtheid voor hetzelfde tijd- en temperatuurprofiel.
Omdat krimp gekoppeld is aan de beginverpakking en aan de hoeveelheid voortvluchtige fase, maakt de consistentere kwaliteit het ook gemakkelijker om een afdruk van prototype naar productie te schalen zonder het compensatiemodel opnieuw te tekenen.
Het afstemmen van het cijfer op de toepassing
Voor decoratieve of laag{0}}groene onderdelen levert een kwaliteit van 88% acceptabele resultaten op tegen lagere kosten. Voor componenten die tot functioneel keramiek worden gesinterd, zoals slijttegels, ovenmeubels of interne onderdelen van pompen, vermindert de kwaliteit van 90% het risico op uitval en is deze doorgaans de betere waarde zodra de bakverliezen worden meegerekend.
Welke kwaliteit er ook wordt geselecteerd, de deeltjesgrootteverdeling, het bindmiddel en het bakprofiel moeten samen worden vastgesteld, omdat deze drie variabelen veel sterker op elkaar inwerken dan het zuiverheidsverschil van twee- punten op zichzelf.
Veelgestelde vragen
Vraag: Is 90% SiC altijd beter dan 88% voor groene onderdelen?
Nee. Het geeft een consistentere krimp en dichtheid, maar voor onderdelen met lage- belasting of decoratieve onderdelen presteert de kwaliteit van 88% goed tegen lagere kosten.
Vraag: Kunnen beide soorten met hetzelfde bindmiddel worden bedrukt?
Meestal wel, maar de dosering van het bindmiddel kan een kleine aanpassing nodig hebben omdat de oppervlaktechemie per kwaliteit verschilt.
Vraag: Waarom is een formaat van 15 micron belangrijk?
Het balanceert de vloeibaarheid in de printer met de fijne deeltjesfractie die nodig is voor een goede sintering en oppervlakteafwerking.
Vraag: Heeft zuiverheid invloed op de krimp?
Ja. Een hogere restfractie kan het krimpvenster vergroten, zodat de 90%-graad gemakkelijker binnen de tolerantie kan worden gehouden.
Vraag: Moet het cijfer worden vastgesteld voordat er wordt opgeschaald?
Ja. Bevries het cijfer, de binder en het bakprofiel vroegtijdig en stem vervolgens slechts één variabele tegelijk af tijdens het -opschalen.
