Tyrimų komanda iš Šiaurės Karolinos valstijos universiteto (NC valstija) pademonstravo naują lazeriu sukurtą gamybos technologiją, galinčią gaminti ypač aukštą temperatūrą atsparias keramines medžiagas, tinkančias nuo branduolinės energijos technologijos iki aviacijos ir kosmoso transporto priemonių ir reaktyvinių variklių. Ši technologija gali būti naudojama gaminant keramines dangas, keramines plyteles ir netgi sudėtingas trimates struktūras, siūlančias didesnį lankstumą kuriant naujos kartos aukštos kokybės įrenginius ir inžinerines sistemas.
"Sukepinimas yra procesas, kuris žaliavas (miltelius ar skysčius) paverčia keraminėmis medžiagomis. Šiame tyrime mes sutelkėme dėmesį į ypač aukštos temperatūros keraminę medžiagą. energija taupanti “.
Šis naujas metodas pasiekia keraminį sukepinimą, švitindamas skysto polimero pirmtako paviršių 120- vatų lazeriu inertinėje atmosferoje (tokiose kaip vakuumas ar argonas). Lazeris pirmiausia paverčia skystį į kietą polimerą, o po to dar labiau paverčia jį keramiku. Šis procesas, žinomas kaip selektyvi lazerio reakcijos pirolizė (SLRP), yra visiškai kitoks požiūris į tradicinę keramikos gamybą.
"Tai yra termiškai skatinama reakcija, iš esmės skiriasi nuo tradicinių metodų, kurie priklauso nuo fotopolimerizacijos. Lazeris lokalizavo kaitinimą iki beveik 2000 ar aukštesnio laipsnio. Keramikacijos procesas užbaigia vos per kelias sekundes. Šis procesas ne tik turi mažai energijos suvartojant, bet ir įgalina programuojamą gamybą, todėl jis tinkamas lokalizuotiems modeliams ar užkandžiams."
Skirtingai nuo stereolitografijos (SLA) technologijos, SLRP procesas nėra priklausomas nuo miltelių suspensijų ar UV spinduliuotės dervų ir nereikalauja po apdorojimo etapų, tokių kaip nutraukimas ir aukštos temperatūros sukepinimas. Dėl šio proveržio papildoma aukšto tirpimo taško keramikos gamyba yra labiau įmanoma, ypač kosmoso ir gynybos srityse.
Tyrimo komanda sėkmingai panaudojo šį metodą vienodai dėti HFC keramiką ant anglies-anglies kompozicinių (C/C) medžiagų paviršiaus. C/C yra pažangi medžiaga, plačiai naudojama ekstremaliose šiluminėse aplinkose, tokiose kaip hipersoninių transporto priemonių pažangiausios šiluminės apsaugos struktūros. Danga pasižymi puikiu sukibimu ir šiluminiu stabilumu, o jos storis gali būti tiksliai kontroliuojamas sureguliuojant lazerio energijos tankį. Kadangi visą struktūrą nereikia sukepinti aukštos temperatūros krosnyje, ši technologija yra ypač tinkama medžiagoms, kurios yra linkusios pažeisti tradicinius procesus.
"Vienas iš pagrindinių šios technologijos pranašumų yra jos moduliškumas ir mastelio keitimas. Sistema gali būti integruota į esamas gamybos platformas, įgalinant skaitmeninę ir paskirstytą gamybą bei atidarant naujas galimybes suasmenintiems projektavimui ir greitam prototipų kūrimui."
Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad šis metodas gali tiesiogiai susintetinti fazių-purse HFC keramiką vienkartiniame procese, kurio keramikos konversijos koeficientas viršija 50%, žymiai pralenkdamas tradicinius miltelių sukepinimo ar fotopolimerizacijos spausdinimo maršrutus. Be to, tyrimas rodo, kad šiluminių iniciatorių ir fotoinitiatorių (pvz., DCP ir BZP) pridėjimas prie pirmtako gali efektyviai reguliuoti energijos absorbcijos ir reakcijos kelius.
