近日，由德國企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)共同開發(fā)了一種多材料陶瓷組件的增材制造（AM）工藝，其可用于通過紅外加熱對塑料部件進(jìn)行非接觸焊接，通過這種方式，提供了更大的幾何自由度和制造靈活性，導(dǎo)電和電絕緣陶瓷材料的組合被用來制造復(fù)雜的加熱器結(jié)構(gòu)。

德國PolyMerge GmbH是一家塑料焊接機(jī)械制造商，其發(fā)展目標(biāo)是開發(fā)復(fù)雜的發(fā)射器，用于塑料部件的非接觸加熱和短周期連接。來自弗勞恩霍夫陶瓷技術(shù)和系統(tǒng)研究所（Fraunhofer IKTS）的一個團(tuán)隊(duì)利用其工藝和材料技術(shù)以及TIWARI Scientific Instruments GmbH的3D打印專業(yè)知識為開發(fā)提供支持。TIWARI是一家由歐空局支持的德國初創(chuàng)企業(yè)，該公司使用一臺帶有改進(jìn)打印頭的商用3D打印機(jī)來額外制造零件，燈絲的精密擠壓和與印刷床的良好附著力使零件的生產(chǎn)具有高細(xì)節(jié)和無變形。

在該項(xiàng)目中，陶瓷熔絲制造（CerAM FFF）用于生產(chǎn)定制發(fā)射器。各種結(jié)構(gòu)的3D打印在160°C的中等溫度、25 mm/s的速度和150μm的層高下進(jìn)行。用于導(dǎo)電陶瓷AM生產(chǎn)加熱元件的基材是氮化硅（Si₃N₄），它與導(dǎo)電二硅化鉬（MoSi₂）混合。這種導(dǎo)電陶瓷復(fù)合材料具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，即使在加熱過程中也能承受較高的結(jié)構(gòu)負(fù)荷。第二種成分類似，但MoSi₂含量較低的材料用于提供電絕緣或加固導(dǎo)電部件的細(xì)絲結(jié)構(gòu)。通過多材料制造將導(dǎo)電材料和電絕緣材料組合成雙組分部件。該技術(shù)難點(diǎn)在于，挑戰(zhàn)是確保在高達(dá)1800℃的強(qiáng)制熱處理（脫脂和燒結(jié)）期間，使兩種材料的熱膨脹和收縮大致相等。

這種多材料陶瓷組件的絕緣部分可以用于保護(hù)導(dǎo)電部件免受腐蝕，防止氧化并提高循環(huán)穩(wěn)定性。除了無接觸焊接相關(guān)應(yīng)用外，該技術(shù)和工藝還可以用于制造航空航天中的輕型自動點(diǎn)火噴射器和推進(jìn)系統(tǒng)中的其他類似應(yīng)用。

參考來源：3dprintingmedia

編譯 YUXI