Hart, 3D-gedruckten Keramik könnte dazu beitragen, Hyperschall Flugzeuge bauen

Strong, makellose Keramik in verschiedenen Formen, einschließlich Spiralen und Waben, jetzt mit erstellt werden können kann 3D-Druck, sagen Forscher.

Diese neuen Materialien im Hyperschall-Flugzeug und mikroskopischen Geräten Verwendung finden könnte, hinzugefügt Wissenschaftler.

Keramiken besitzen viele nützliche Eigenschaften, wie hohe Festigkeit, hohe Härte und Beständigkeit gegen Korrosion, Abrieb und extremer Hitze. Ein Manko ist jedoch bestimmte Verwendungen von Keramik beschränkt – sie sind nicht leicht verwandelte sich in komplexen Formen. Im Gegensatz zu Metallen und Kunststoffen nicht Keramik leicht in Formen gegossen oder in eine gewünschte Form reduziert werden.

Eine mögliche Strategie zur Herstellung von Keramik, die komplexe Formen haben ist 3D-Druck. Ein 3D-Drucker in der Regel Werke von niederlegenden Schichten des Materials, genauso wie normale Drucker, Tinte festzulegen, außer 3D-Drucker können auch flachen Schichten übereinander, 3D Objekte erstellen festlegen. Das Gerät kann dann das gedruckte Objekt mit UV-Licht zu festigen. [Die 10 verrücktesten Dinge erstellt von 3D-Druck]

Allerdings erschwert die extrem hohe Temperatur auf die Keramik-Schmelze 3D-Drucker, keramische Partikel miteinander zu verschmelzen. Die paar 3D-Druck-Techniken, die Forscher für Keramik entwickelt haben arbeiten langsam und beinhalten Keramikpartikel, die miteinander verschmelzen können nicht, ohne dass es einige Porosität, die die Tendenz der Keramik zu knacken steigt.

"3D-Druck ist eine sehr wichtige neue Funktion, aber bisher sind die meisten Materialien, die gedruckt werden können nicht Hochleistungs-Werkstoffen,", sagte Co-Studienautor Tobias Schaedler, Materialwissenschaftler bei HRL Laboratories in Malibu, Kalifornien. "Wir wollten herausfinden, 3D-Druck einer Hochtemperatur, hochfesten Keramik."

Schaedler und seine Kollegen haben nun eine Methode, um schnell 3D-Print Keramik mit einem speziellen Harz statt Pulver entwickelt. Das Ergebnis: starke, makellose Keramik mit komplexen Formen.

Die Forscher begannen mit einem Bottich von Harz, die Silizium, Kohlenstoff und Sauerstoff enthält. Sie glänzten eine Muster von ultravioletten Lichtstrahlen auf dieses Harz, wodurch es zu härten, wo das Licht durch es leuchtete.

In 30 bis 60 Sekunden kann ein Element 0,5 bis 1 Zoll (1,27 auf 2,54 Zentimeter) dick mit einem Gitter oder Waben Form bilden sagte Schaedler. Die Forscher erhitzen dann diese Objekte um das Material in Silizium Oxycarbide Keramik zu konvertieren.

Diese neue Methode ist 100 bis 1.000 Mal schneller als bisherige 3D-Keramik-Drucktechniken, sagte der Forscher. Darüber hinaus entdeckt Elektronenmikroskopie der Endprodukte keines der Porosität oder Oberfläche Risse, die normalerweise Keramik Schwächen; in der Tat, diese Silizium-Karbid-Materialien 10 mal stärker als handelsübliche Keramikschäume ähnlicher Dichte, beobachtet die Wissenschaftler.

Die Forscher vermuten, dass die starke, hitzebeständiger Keramik machen diese neue Technik "in einer Vielzahl von Anwendungen, von Großkomponenten in Strahltriebwerken und Hyperschall Fahrzeuge auf komplizierte Teile in mikroelektromechanische Systeme," wie Mikrosensoren, Verwendung finden könnte sagte Schaedler Leben Wissenschaft.

Da Keramik notorisch spröde Schaedler sagte sind, arbeiten"wir um unsere Keramik mit Fasern zu verstärken."

Aber sagte es wird einige Zeit dauern bis diese Keramik auf den Markt kommen, er.

"Wir sind in der Ermittlungsphase." Es sagte mindestens fünf Jahre für eine Anwendung auf den Markt kommen wird ", Schaedler.

Die Wissenschaftler detailliert ihre Entdeckungen in der Jan. 1 Ausgabe der Zeitschrift Science.

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