基于材料挤出式三维打印塑料的聚合物衍生SiOC复制品
应用物理
2019-09-06 v1 材料科学
摘要
获得增材制造（AM）陶瓷部件的一种有前景的方法是采用两步工艺：首先用聚合物打印制品，然后通过热解转化为陶瓷以形成聚合物衍生陶瓷（PDCs）。使用PDCs的陶瓷部件AM已通过若干高成本技术得到演示，但基于熔融沉积成型（FFF）的3-D打印数据缺乏。本研究探讨了使用成本更低、更普及且更易获取的基于FFF的PDCs三维打印的潜力。低成本FFF机器的分辨率极限由喷嘴宽度决定，劣于昂贵SLA或SLS AM系统所获分辨率。为匹配性能，此处采用部分PDC转化，仅将打印聚合物框架的外表面转化为陶瓷。这里将基于FFF的3-D打印样品涂覆预陶瓷聚合物，然后通过高温热解工艺转化为相应的PDC样品。对商用丝材进行筛选实验，通过表面涂覆硬热塑性塑料：聚乳酸（PLA）、聚碳酸酯（PC）、尼龙合金、聚丙烯（PP）、 glycol改性聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETG）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和共聚酯；以及柔性材料包括：柔性PLA、热塑性弹性体和热塑性聚氨酯丝材，获得陶瓷3-D打印件。对浸渍和热解步骤的质量和体积变化进行量化，以形成中空陶瓷表皮。所有以250微米挤出的3-D打印材料均成功制备出小于100微米的陶瓷表皮。讨论了不同3-D打印聚合物前驱体在该工艺条件下的优缺点。对结果进行分析和讨论，以期为PDCs的AM更广泛应用提供指导。
引用
@article{arxiv.1909.02442,
title = {Polymer-derived SiOC Replica of Material Extrusion-based 3-D Printed Plastics},
author = {Apoorv Kulkarni and Gian Domenico Soraru and Joshua Pearce},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.02442},
year = {2019}
}
备注
28 pages, 26 figures