3D-печать керамикой: высокотемпературные и медицинские применения

Что такое керамическая 3D-печать?

Керамическая 3D-печать позволяет изготавливать детали из керамических материалов с уникальными свойствами: высокая термостойкость, химическая инертность, биосовместимость.

Применение керамической печати

Высокотемпературные применения

• Теплообменники для высоких температур
• Изоляторы для печей и нагревателей
• Сопла для высокотемпературных процессов
• Защитные экраны

Медицинские применения

• Имплантаты (биосовместимая керамика)
• Стоматологические протезы
• Хирургические инструменты
• Лабораторная посуда

Электроника и изоляция

• Изоляторы для электроники
• Подложки для микросхем
• Корпуса для высоковольтного оборудования

Типы керамических материалов

Оксид алюминия (Al2O3)

• Термостойкость: до 1600°C
• Применение: изоляторы, подложки, лабораторная посуда
• Прочность: высокая

Диоксид циркония (ZrO2)

• Термостойкость: до 2400°C
• Применение: высокотемпературные детали, имплантаты
• Прочность: очень высокая

Гидроксиапатит (HA)

• Биосовместимость: высокая
• Применение: медицинские имплантаты
• Особенность: способствует росту костной ткани

Процесс керамической печати

Шаг 1: Печать зелёной детали

Печатаем деталь из керамического порошка со связующим. Деталь получается хрупкой, но с правильной геометрией.

Шаг 2: Дебиндинг

Удаляем связующее вещество. Остаётся пористая керамическая структура.

Шаг 3: Спекание

Нагреваем деталь до высокой температуры (1200–1600°C). Частицы керамики спекаются, образуя плотную структуру.

Свойства керамических деталей

• Термостойкость: до 1600°C (оксид алюминия), до 2400°C (диоксид циркония)
• Химическая стойкость: инертны к большинству кислот и щелочей
• Твёрдость: очень высокая, устойчивы к износу
• Электрическая изоляция: отличные диэлектрические свойства
• Хрупкость: керамика хрупкая, не выдерживает ударные нагрузки

Ограничения

• Хрупкость — не подходит для ударных нагрузок
• Высокая стоимость материала и процесса
• Длительное спекание (несколько часов)
• Усадка при спекании (до 20%) — требует учёта в проектировании

Сроки и стоимость

Стандартный срок: 5–7 дней (включая спекание).

Стоимость: от 200 ₽/грамм (зависит от материала и сложности).

Примеры применения

• Изоляторы для промышленных печей
• Теплообменники для высоких температур
• Медицинские имплантаты
• Лабораторная посуда
• Электроизоляционные детали