Размышления на тему создания 3D принтера для печати высокотемпературной высокопрочной керамики
Уже существуют технологии трехмерной печати металлических изделий, путем комбинирования технологии напыления расплавленного металла и механической постобработки фрезой, на мой взгляд наилучшая технология на данный момент (продумать хорошенько как защитить уже обработанное изделие от брызг металла и будет совсем идеальная технология, например параллельной печатью защитной юбки).
Недавно внезапно узнал что один из способов получения высокопрочной высокотемпературной керамики является напыление расплавленной керамики на холодное изделие (это один из способов повышения прочности, другой - высокое давление во время обжига). Но как я понимаю о полноценной 3D печати речи не идет.
Отсюда вопрос, как можно было бы реализовать подобную печать? Высокая температура (1500-2000 градусов), инертная среда (кажется используется нагретый аргон, им же керамика и нагревается) и сложность постобработки (керамика сразу охлаждается и застывает, образуя уже высокопрочное изделие).
И главное, как подобное сопло сделать очень маленького размера!? т.е. буквально миллиметры или даже микрометры.
Какие еще существуют технологии по доставке частиц микрометрового размера в нужную часть изделия? даже если закрыть глаза на высокую температуру, просто газом дуть не очень эффективно, точность попадания низкая.
На сколько я понимаю, в принтерах, печатающих жидкими материалами существуют два направления - давление (в т.ч. звук) и химическим методом (тот же электролиз или оттверждение светом). Но навряд ли этим можно воспользоваться при таких высоких температурах, даже 700-1000 градусов для металлов уже много.
В новостях проскакивают сообщения о возможностях перемещения объектов звуком или лазерным светом, правда в условиях микрометровых размеров остаются только лазеры. Т.е. представляю себе следующую картину - из сопла вылетают очень редко (чтобы по одной) частицы материала изделия, разогретого до порогового значения или расплавленного (отдельный тогда разговор, что из себя сопло представляет чтобы не липло к нему ничего), чей полет корректируется звуком и лазерным светом,т.е. необходимы детекторы, способные не только улавливать частицы но и с высокой скоростью и точностью определять их температуру, размер (это кстати не обязательно, можно заранее подготавливать материал высокой доброности, по форме и размеру), направление и скорость и вычислять необходимое воздействие. Лазерный луч даст окончательный нагрев. Частица по достижению объекта прилипает и охлаждается, но необходимо отслеживать ее полет до самого конца, чтобы иметь возможность скорректировать направление следующей. Т.е. нет необходимости всегда точно попадать куда надо, главное чтобы итог был правильным.
Высоких скоростей для вылетающих из сопло частиц не требуется, даже вредно, лучше несколько сопел использовать. Зато в итоге можно получать изделие, даже не требующее постобработку (исключение - поддержки, само собой)
Но самое главное, так как изделие создается буквально по крупицам, возможно использование разных материалов, лишь бы была принципиальная возможность их одновременного использования при таких температурах и банальное прилипание. Зато какие возможности! уже сейчас возможность создания композитных материалов путем смешивания порошков различных металлов и не только а затем спрессовывания является мега прорывом, а что будет если можно будет контролировать на уровне каждой частицы, где она будет расположена (в идеале, с точностью до ее размера, правда боюсь скорость этого процесса будет очень медленной), строить структуры, дающие интересные результаты и прочее прочее.
Подробнее...