4 grudnia 2023

 

wytwarzanie przyrostowe ceramiki technicznej

Ceramika techniczna, obok metali i tworzyw sztucznych, stanowi jedną z głównych kategorii materiałów konstrukcyjnych. W myśl normy ISO 15165:2001 ceramika techniczna to wysokiej jakości, zaawansowane technologicznie, wysokowydajne materiały w znacznej części niemetalicznie i nieorganiczne o specyficznych własnościach funkcjonalnych. Zaawansowane materiały ceramiczne wykazują szereg zalet, dzięki czemu są cenione w wielu sektorach przemysłu. Przy czym generalnie są bardzo sztywne, twarde, a zarazem kruche, co w wysokim stopniu utrudnia poddawanie ich obróbce plastycznej czy skrawaniem. Jednocześnie charakteryzują się wysoką temperaturą topnienia, a także w niektórych przypadkach niską odpornością na szoki temperaturowe, stąd też ich spiekanie również jest bardzo wymagające.

Przełom technologiczny związany z opanowaniem i implementacją procesów produkcyjnych, pozwalających na uzyskanie żądanej geometrii i mikrostruktury zaawansowanej ceramiki przypadł na drugą połowę ubiegłego stulecia. Wyzwania technologiczne wynikające z właściwości ceramiki technicznej do dzisiaj stoją na przeszkodzie jej zastosowaniu w szerszym zakresie niż dotychczasowa praktyka przemysłowa. Tymczasem wraz z popularyzacją wytwarzania przyrostowego, przed ceramiką techniczną otwierają się nowe horyzonty.

Jacek Zbierski

Ze względu na specyfikę materiałową ceramiki technicznej w praktyce przemysłowej preferowane są surowce ceramiczne w postaci sproszkowanej. Parametry proszku dobierane są pod kątem danego procesu fabrykacji, a sam proces jest projektowany w celu osiągnięcia żądanej geometrii i mikrostruktury wyrobu w wyniku odpowiednio przeprowadzonego spiekania. Technologia ceramiczna musi uwzględniać wszystkie aspekty na każdym etapie produkcji, od przygotowania materiału, przez formowanie, spiekanie do gotowego produktu. Inaczej niż w przypadku metali i tworzyw sztucznych, druk przestrzenny ceramiki w wielu przypadkach nie odbiega tak bardzo od konwencjonalnych metod fabrykacji. Części ceramiczne powstają w wieloetapowych procesach, a techniki przyrostowe zasadniczo nie zastępują całego procesu, tylko raczej sam etap kształtowania geometrii. Przygotowanie materiału, ewentualny debinding i spiekanie przebiegają na takiej samej zasadzie jak w przypadku technologii konwencjonalnych. Druk przestrzenny prezentuje się obiecująco w aspekcie swobody nadawania wyrobom złożonej geometrii, jednak konieczność pogodzenia parametrów technologicznych druku i parametrów odpowiadających za docelową strukturę ceramiki stanowi ambitne wyzwanie.

 

Cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5/6 (188/189) Maj/Czerwiec 2023

pobierz pdf