Frittage rapide de lithographie

23 septembre 2022

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Des chercheurs de la Montanuniversität Leoben, en Autriche, et de l'Institut Jožef Stefan, à Ljubljana, en Slovénie, ont publié des recherches dans la revue Additive Manufacturing sur les stratégies permettant d'obtenir des temps de frittage plus rapides et les avantages de ceux-ci sur des composants céramiques complexes fabriqués de manière additive. L'article « Fabrication additive de composants céramiques à base de lithographie à haute résistance avec frittage rapide » détaille comment ce processus de frittage plus rapide pourrait permettre la création d'architectures céramiques très denses avec une microstructure et des propriétés adaptées.

Jusqu'à présent, la densification des pièces en céramique fabriquées de manière additive était réalisée dans des fours conventionnels dans des conditions typiques, ce qui rendait difficile la fabrication de céramiques à grains fins et sans pores. Dans cette recherche, les auteurs ont utilisé une méthode de frittage assisté par rayonnement (RAS) pour un frittage rapide à ∼ 300-450°C/min en utilisant la fabrication additive de céramiques d'alumine basée sur la lithographie.

L’équipe a montré que le frittage assisté par rayonnement (RAS) pouvait fritter avec succès des céramiques d’alumine créées de manière additive à base de lithographie en quelques minutes au lieu d’heures. Une configuration de frittage par plasma d'étincelle (SPS) a été modifiée pour permettre le frittage de géométries complexes (par exemple, le rotor d'un moteur de turbocompresseur) sans avoir besoin d'une pression ou d'un courant direct sur la pièce en céramique.

Le processus de frittage rapporté a également produit des microstructures à grains fins d'une taille de 1 µm avec des densités de 99 %, frittées avec un apport énergétique de 1 MJ, contre 25 MJ pour le frittage traditionnel. Par rapport aux pièces de référence frittées traditionnellement, la résistance mécanique élevée de ∼ 810 MPa et la ténacité de ∼ 4,3 MPa m1/2 de l'alumine générée de manière additive frittée à 1 600 °C en deux minutes seraient également supérieures à celles des pièces produites par frittage traditionnel.

Les chercheurs espèrent que ces résultats ouvriront les cas d’utilisation du RAS pour contrôler la microstructure des pièces fabriquées de manière additive, améliorant ainsi leurs propriétés mécaniques et fonctionnelles. Cela pourrait, à l’avenir, être appliqué aux films minces biomédicaux, magnétiques, optiques, catalytiques et à l’électrocéramique.

« Fabrication additive de composants céramiques à base de lithographie à haute résistance avec frittage rapide » d'Anna-Katharina Hofer, Andraž Kocjan et Raúl Bermejo est disponible ici dans son intégralité.

www.unileoben.ac.at

www.ijs.si

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