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Nouveauté dans l'impression 3D de céramique : alumina-toughened zirconia (ATZ)

Les céramiques techniques sont de plus en plus appréciées. En raison de leurs très bonnes propriétés, les céramiques ont le potentiel de remplacer les métaux ou les plastiques dans de nombreux domaines. L'oxyde d'aluminium et le dioxyde de zirconium comptent parmi les céramiques techniques les plus utilisées. Dans le domaine de la fabrication additive, de nouveaux matériaux font l'objet de recherches constantes. Notre département interne de recherche et développement teste les nouveaux matériaux dès le stade du développement et les compare à l'état de la technique. Cela permet de générer une avance de connaissances que nous utilisons, en tant que prestataire de services de fabrication, pour pouvoir proposer des matériaux innovants à un stade précoce. C'est le cas de l'ATZ (alumina-toughened zirconia), qui peut être sélectionné et commandé dès maintenant sur notre page de commande Rapid Prototyping. Dans cet article, vous en apprendrez plus sur la zircone renforcée à l'oxyde d'aluminium et vous pourrez la comparer à la zircone traditionnelle.

Avantages des céramiques techniques

La combinaison d'une très grande solidité, d'une dureté et d'une résistance à la température, à la corrosion et aux produits chimiques fait des céramiques techniques des alternatives meilleures et plus durables que les métaux ou les plastiques. Les possibilités offertes par la fabrication additive permettent en outre de supprimer les limites techniques de production.

Haute précision avec le procédé LCM de Lithoz

Pour la fabrication additive de céramiques techniques, CADdent fait confiance au procédé LCM (Lithography-based Ceramic Manufacturing) de Lithoz GmbH - le leader du marché de l'impression 3D de céramique basée sur la lithographie.

Keramik 3D-Drucker

Impression 3D avec céramique selon le procédé LCM

Dans ce procédé, une pâte - un mélange de polymère liquide et de très fines particules de céramique - est appliquée sur une cuve transparente. La plaque de construction s'abaisse ensuite dans la cuve, la tête en bas, et un module LED éclaire l'image de la couche avec une lumière bleue par le bas. Le matériau est alors durci de manière sélective par photopolymérisation aux endroits correspondants où des composants ou des structures de soutien doivent être créés. Cela permet de créer une liaison avec la couche précédente ou, dans le cas de la première couche, avec la plaque de construction. De cette manière, les éléments de construction souhaités sont créés petit à petit. Ces corps dits verts doivent ensuite être déliés et frittés. Lors de ce processus thermique en aval, la partie polymère est tout d'abord calcinée et le composant céramique est fritté en une céramique dense.

LCM process

Illustration du processus LCM ( photo : Lithoz GmbH)

Avantages de la technologie LCM

Après le post-processus thermique, les composants céramiques fabriqués de manière additive atteignent une densité théorique de plus de 99 % et disposent d'une qualité de surface inférieure à 1,0 µm. La technologie LCM développée par Lithoz garantit la fabrication de structures très complexes avec une précision absolue et une résolution maximale. Il est par exemple possible de réaliser des parois de 0,15 mm d'épaisseur et des trous de 0,15 mm de diamètre à partir d'oxyde d'aluminium. Il est possible d'atteindre des tolérances inférieures à 50 µm.

Qu'est-ce que l'ATZ ?

La céramique d'oxyde mixte ATZ (alumina-toughened zirconia) est composée en grande partie, environ 80 %, de dioxyde de zirconium. Celui-ci est renforcé par de l'oxyde d'aluminium pour une fraction d'environ 20 %. Cela permet de compenser les inconvénients respectifs et de combiner les avantages des deux matériaux.

Bauteile aus Alumina-toughened zirconia (ATZ)

Alumina-toughened zirconia (ATZ) vs. zircone

Grâce à sa teneur en oxyde d'aluminium, l'ATZ est légèrement plus dur et plus léger que la zircone pure. En raison de sa forte teneur en zirconium, l'ATZ présente, comme le zirconium, une très faible conductivité thermique. Lors de l'impression 3D avec ATZ, il est possible de réaliser des épaisseurs de paroi plus faibles (0,15 mm) et des canaux plus précis en raison de la résolution plus élevée. De plus, par rapport à la zircone fabriquée par fabrication additive, l'ATZ permet d'obtenir des parois beaucoup plus épaisses. Avec l'impression 3D de zircone, le risque de formation de fissures pendant le post-processus thermique existe déjà pour des épaisseurs de paroi supérieures à un millimètre. En revanche, l'impression 3D de l'ATZ permet de fabriquer des parois de plus de dix millimètres, en fonction de la géométrie. Cela s'explique par le dégazage plus facile lors du déliantage thermique, c'est-à-dire la combustion de la partie polymère. Comme le processus de fabrication est ainsi plus résistant aux erreurs, l'impression 3D avec ATZ peut être proposée à un prix plus avantageux que l'impression 3D avec zircone.

Pour commander des composants en alumina-toughened zirconia (ATZ)

Nous sommes fiers d'élargir notre portefeuille de matériaux de prototypage rapide dans le domaine des céramiques et de proposer désormais l'ATZ en plus de l'oxyde d'aluminium et de la zircone. Il vous suffit de télécharger votre objet 3D sous forme de fichier STL dans la zone de téléchargement de prototypage. Dans l'aperçu des matériaux, vous pouvez directement consulter les prix et les délais de livraison correspondants, qui sont propres à votre pièce et dépendent du matériau souhaité. Nous nous réjouissons de votre commande !

CONCLUSION

L'ATZ présente de nombreux avantages par rapport à la zircone, c'est pourquoi il est en mesure de la remplacer dans de nombreux domaines d'application industriels tels que l'aérospatiale, l'électrotechnique ou le secteur automobile. En tant que prestataire de services de fabrication innovant dans l'impression 3D et l'usinage de différentes céramiques, métaux et matières plastiques, CADdent est votre compagnon de route et votre expert, même pour les nouveaux matériaux comme l'ATZ.