Достижения в DLP 3D-печати: высокопрочные корунд-армированные циркониевые керамики для биомедицинских приложений

Технология Digital Light Processing (DLP) позволяет изготавливать сложные керамические детали из фоточувствительного керамического суспензии. Несмотря на то, что ZrO2 и Al2O3 широко изучены, их композиты остаются недостаточно исследованными, хотя имеют широкий спектр применений. В данном исследовании изучается изготовление высокопрочных, полностью плотных деталей из корунд-армированного циркония (alumina-toughened zirconia, ATZ) с использованием недорогого настольного DLP-принтера, изначально предназначенного для печати полимерами. Были приготовлены и оценены различные керамические суспензии на основе ATZ (30, 35, 42.5 об.% ) с разными связующими и диспергаторами для их отверждения и реологического поведения. Перспективные рецептуры прошли дегазацию (debinding) и спекание, в результате чего образовались однородные микроструктуры с равномерным распределением двух фаз. Для легированных образцов СЭМ-анализ показал хорошее распределение легирующих добавок и образование вытянутых зерен добавок при более высоких температурах. Суспензия с 35 об.% ATZ продемонстрировала исключительную среднюю изгибную прочность 1321 МПа, превзойдя ранее описанные композиты, изготовленные методом DLP, что указывает на отсутствие необходимости в увеличении доли твердой фазы. Полученные результаты демонстрируют потенциал DLP для производства высокоэффективных керамических деталей с настраиваемыми свойствами для биомедицинских приложений.