Verbesserung der strukturellen Integrität von SiC-Keramik, die mittels 3D-Druck hergestellt wurde, durch Pyrolyse und Infiltration mit Vorläufersubstanzen

Der 3D-Druck, insbesondere Direct Ink Writing (DIW), bietet einen alternativen Ansatz zur Herstellung komplexer keramischer Strukturen. Hier wurde eine auf Extrusion basierende 3D-Drucktechnologie (Direct Ink Writing (DIW)) zur Herstellung von SiC-Keramikstrukturen eingesetzt.

Die Partikelgröße, die Zusammensetzung des Bindemittels und die Druckbedingungen wurden optimiert, um hochfeste Grünstrukturen herzustellen. Die mechanischen Eigenschaften der 3D-gedruckten SiC-Grünstruktur wurden durch Infiltration mit einem flüssigen Precursor verbessert, der die porösen Bereiche der Struktur ausfüllte. Der Verbundwerkstoff wird bei einer höheren Temperatur gebrannt, wodurch sich aus dem flüssigen Precursor SiC bildet. Dies führt zu einer verbesserten Oberflächenmorphologie, Festigkeit, Dichte und verbesserten thermischen Eigenschaften der gedruckten Strukturen.

Die 3D-gedruckten SiC-Verbundstrukturen weisen im Vergleich zu den ursprünglichen SiC-Strukturen eine um bis zu 600 % höhere mechanische Festigkeit auf. Darüber hinaus zeigt der infiltrierte und gesinterte Verbundwerkstoff im Vergleich zu nicht infiltrierten Proben bessere thermische Eigenschaften, insbesondere eine verbesserte Wärmeableitung, wodurch er sich gut für Hochtemperaturanwendungen eignet.

Diese Methode stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Herstellung fortschrittlicher SiC-Komponenten mit verbesserten Eigenschaften dar.

Projektdatum:

• 01.11.2024

Link:

• https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsaenm.4c00475