3D-gedruckte Keramik: 15 μm SiC 88 % vs. 90 % Reinheit für Grünteile
Eine Nachricht hinterlassen
Warum Siliziumkarbid im Keramik-3D-Druck wichtig ist
Siliziumkarbid wird in additiv gefertigten Keramiken verwendet, da es eine hohe Härte, thermische Stabilität und Verschleißfestigkeit zu Kosten vereint, die deutlich unter denen von Spezialstrukturkeramiken liegen. Beim Binder-Jetting, der Materialextrusion und der Photopolymerisation in der Wanne bestimmt das SiC-Pulver weitgehend, wie gut ein Teil vor dem Brennen seine Form behält.
Kommerzielles SiC für diese Routen wird nach Siliziumkarbidgehalt und Partikelgröße klassifiziert. Eine mittlere Partikelgröße von 15 Mikrometern liegt im feinen-bis-mittleren Bereich, grob genug, um in einem Drucker zu fließen und zu verdichten, aber fein genug, um zu einem dichten Körper zu sintern.
Was 88 % und 90 % Reinheit eigentlich bedeuten
Der Prozentsatz bezieht sich auf den Siliziumkarbidgehalt des Pulvers, wobei der Rest aus freiem Silizium, freiem Kohlenstoff, Eisen und anderen Rückständen aus dem Acheson-Ofenprozess besteht. Eine 90 %-Sorte enthält daher etwa zwei Prozentpunkte weniger Nicht-Karbidmaterial als eine 88 %-Sorte.
Diese Lücke ist in absoluten Zahlen klein, aber sie verändert die Menge der beim Brennen vorhandenen niedrig{0}}schmelzenden oder nicht{1}}verstärkenden Phase. Ein geringerer Restgehalt führt im Allgemeinen zu einer vorhersehbareren Schrumpfung und zu weniger Reaktionsstellen, die Porosität erzeugen können.
Grünfestigkeit vor dem Sintern
Die Grünfestigkeit entsteht durch das Bindemittelsystem plus Partikelpackung, nicht durch das SiC selbst. Die Oberflächenchemie des Pulvers beeinflusst jedoch, wie gleichmäßig das Bindemittel die Partikel benetzt und überbrückt. Pulver mit mehr freiem Silizium und Oxid neigen dazu, ein etwas anderes Feuchtigkeits- und Bindemittelgleichgewicht aufzuweisen.
In der Praxis kann ein 15-Mikron-Pulver mit beiden Sorten erfolgreich gedruckt werden. Das 90 %-Material ist leichter zu kontrollieren, da seine Oberfläche von Charge zu Charge gleichmäßiger ist, was wichtig ist, wenn Rohteile dünnwandig sind oder feine interne Kanäle haben.
Sintern, Schrumpfung und Enddichte
Beim Brennen kann der Nicht--Karbidanteil früher reagieren oder erweichen als das SiC-Gerüst. Ein höherer Restanteil erhöht das Risiko lokaler Schrumpfungsunterschiede und eines Endkörpers, dessen Dichte etwas weniger gleichmäßig ist. Eine 90 %-Qualität erreicht typischerweise eine gleichmäßigere Brenndichte bei gleichem Zeit- und Temperaturprofil.
Da die Schrumpfung mit der Ausgangspackung und der Menge der flüchtigen Phase zusammenhängt, erleichtert der gleichmäßigere Grad auch die Skalierung eines Drucks vom Prototyp zur Produktion, ohne dass das Kompensationsmodell neu gezeichnet werden muss.
Abstimmung der Note auf die Bewerbung
Für dekorative oder gering belastete grüne Teile liefert eine 88-%-Qualität akzeptable Ergebnisse bei geringeren Kosten. Bei Bauteilen, die zu einer Funktionskeramik gesintert werden, wie z. B. Verschleißplatten, Brennhilfsmittel oder Pumpeneinbauten, verringert die 90 %-Qualität das Risiko von Ausschuss und ist unter Berücksichtigung der Brennverluste in der Regel der bessere Wert.
Welche Sorte auch immer gewählt wird, die Partikelgrößenverteilung, das Bindemittel und das Brennprofil sollten gemeinsam festgelegt werden, da diese drei Variablen weitaus stärker interagieren als der Reinheitsunterschied von zwei -Punkten allein.
Häufig gestellte Fragen
F: Ist 90 % SiC für Grünteile immer besser als 88 %?
Nein. Es sorgt für eine gleichmäßigere Schrumpfung und Dichte, aber für gering{{1}belastete oder dekorative Teile bietet die 88 %-Qualität gute Ergebnisse bei geringeren Kosten.
F: Können beide Qualitäten mit demselben Bindemittel gedruckt werden?
Normalerweise ja, aber die Bindemitteldosierung muss möglicherweise geringfügig angepasst werden, da die Oberflächenchemie zwischen den Sorten unterschiedlich ist.
F: Warum ist eine Größe von 15 Mikrometer wichtig?
Es gleicht die Fließfähigkeit im Drucker mit der Feinpartikelfraktion aus, die für eine gute Sinterung und Oberflächenbeschaffenheit erforderlich ist.
F: Beeinflusst die Reinheit die Schrumpfung?
Ja. Ein höherer Restanteil kann das Schrumpfungsfenster erweitern, so dass es einfacher ist, den 90 %-Grad innerhalb der Toleranz zu halten.
F: Sollte die Note vor dem Hochskalieren festgelegt werden?
Ja. Frieren Sie die Sorte, das Bindemittel und das Brennprofil frühzeitig ein und passen Sie dann während der Hochskalierung- jeweils nur eine Variable an.
