Dwie z siedmiu wymienionych w normie ISO/ASTM 52900 technologii przyrostowych na potrzeby fabrykacji wyrobów z ceramiki technicznej wykorzystują surowiec w postaci zawiesiny z wysoką zawartością materiału ceramicznego. Konkretnie mowa tu o dwóch metodach druku: ekstruzji tuszu DIW (direct ink writing) i różnych odmianach fotopolimeryzacji w kadzi. Specyfikę różnych technik druku 3D ceramiki technicznej szerzej poruszyliśmy w artykule:
Od tuszu w druku 3D metodą DIW oczekuje się, że będzie swobodnie przepływał przez dyszę ekstruzyjną, a następnie zachowa kształt po naniesieniu warstwy materiału. Z kolei w przypadku światłoutwardzalnej żywicy w ramach procesu fotopolimeryzacji, przepływ materiału musi być na tyle swobodny, by umożliwić wypełnienie przestrzeni powstałej przez podniesienie platformy roboczej na wysokość warstwy wydruku. W obu przypadkach, charakterystyka zawiesiny ma duże znaczenie dla przebiegu wytwarzania przyrostowego.
Pomiary reometryczne parametrów materiałowych surowców do druku 3D ceramiki inżynierskiej, aplikowanych w postaci zawiesiny, mogą być utrudnione, ze względu na jej nienewtonowski charakter. Podatność na zmiany lepkości i zmiany konsystencji zawiesiny, na przykład w wyniku odparowania wody, sprawiają, że trudno jest uzyskać powtarzalne wyniki pomiarów, potrzebnych do kalibracji procesu druku. Specjaliści z amerykańskiej agencji federanej NIST (National Institute of Standards and Technology) pracują nad materiałami odniesienia (ang. reference material ) – wzorcami surowców do druku ceramiki, pozwalającymi na uzyskanie takich samych wyników w kolejnych pomiarach reometrycznych.
Jednym z opracowanych materiałów odniesienia jest zawiesina zawierająca drobiny ceramicznego dwutlenku cyrkonu. Aby wyeliminować rozbieżności związane z wyparowaniem wody, zawiesinę sporządzono na bazie glikolu polietylenowego. Dla zapewnienia powtarzalności, przed każdym pomiarem wystarczy skręcić próbkę i poczekać, aż materiał ulegnie odprężeniu. Tego typu materiały odniesienia mogą zagwarantować miarodajność badań reometrycznych według norm ISO/TC 261 i ASTM F42 na potrzeby wdrożenia technologii wytwarzania przyrostowego ceramiki technicznej – poprzez porównanie wyników pomiarów materiałów do druku z wynikami pomiarów wzorca. Obecnie funkcjonalność materiału odniesienia badana jest poprzez porównanie wyników z pomiarów przeprowadzanych równolegle w ponad dwudziestu laboratoriach. Sukces programu badawczego może przyczynić się do certyfikacji surowców ceramicznych w postaci zawiesiny i ich wdrożenia w praktyce produkcyjnej.
nist.gov
