德国开发用于复杂加热元件的多材料陶瓷增材制造技术

近日，由德国企业和研究机构共同开发了一种多材料陶瓷组件的增材制造（AM）工艺，其可用于通过红外加热对塑料部件进行非接触焊接，通过这种方式，提供了更大的几何自由度和制造灵活性，导电和电绝缘陶瓷材料的组合被用来制造复杂的加热器结构。

德国PolyMergeGmbH是一家塑料焊接机械制造商，其发展目标是开发复杂的发射器，用于塑料部件的非接触加热和短周期连接。来自弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所（FraunhoferIKTS）的一个团队利用其工艺和材料技术以及TIWARIScientific InstrumentsGmbH的3D打印专业知识为开发提供支持。TIWARI是一家由欧空局支持的德国初创企业，该公司使用一台带有改进打印头的商用3D打印机来额外制造零件，灯丝的精密挤压和与印刷床的良好附着力使零件的生产具有高细节和无变形。

在该项目中，陶瓷熔丝制造（CerAMFFF）用于生产定制发射器。各种结构的3D打印在160°C的中等温度、25mm/s的速度和150μm的层高下进行。用于导电陶瓷AM生产加热元件的基材是氮化硅（Si3N4），它与导电二硅化钼（MoSi2）混合。这种导电陶瓷复合材料具有优异的高温强度，即使在加热过程中也能承受较高的结构负荷。第二种成分类似，但MoSi2含量较低的材料用于提供电绝缘或加固导电部件的细丝结构。通过多材料制造将导电材料和电绝缘材料组合成双组分部件。该技术难点在于，挑战是确保在高达1800℃的强制热处理（脱脂和烧结）期间，使两种材料的热膨胀和收缩大致相等。

这种多材料陶瓷组件的绝缘部分可以用于保护导电部件免受腐蚀，防止氧化并提高循环稳定性。除了无接触焊接相关应用外，该技术和工艺还可以用于制造航空航天中的轻型自动点火喷射器和推进系统中的其他类似应用。

参考来源：3dprintingmedia