金属でもプラスチックでもない無機質の材料、それがセラミックです。
超高熱に耐える、薬品による腐食に強い、基本的に絶縁体であることなど、
その機能の高さから産業分野でも幅広く使用されています。
Formlabsの光造形機「Form 4」の材料ラインナップには
セラミックの材料「Alumina 4N V1」があり、前回初めて造形と仕上げを行ってみました。
今回はその続編、仕上げ後の焼結作業をご紹介いたします。
通常の3Dプリントとは違い、セラミックモデルならではの工程です。
工業用セラミック製品は、成形後に1000℃以上の高温で焼成されることで
粉末粒子同士が結合し、緻密で非常に硬い性質を発揮します。
3D プリントしたアルミナレジンも同様に、
焼成によってどのように工業用セラミックへと変化していくのか実証していきます。
今回はメーカー推奨の2炉スケジュールに従って工程を進めました。
①脱脂（樹脂のバーンアウト）
②焼結( アルミナの焼き固め)
1.まずはモデルの脱脂（樹脂のバーンアウト）：4.5日
小型電気炉（使用最高温度/1250℃、使用電力/ 単相100V）にモデルを投入し、スケジュールを設定します。
社内にある電気炉で1次焼成にあたる樹脂のバーンアウトを行っていきます。アルミナセッタープレートの上にモデルを配置して、スケジュールを設定します。温度を上げてはキープ、さらに上げてはキープを繰り返すこと合計18 ステップ、所要日数は4.５日です。
約100 時間をかけて、最高1000℃でモデル内部の樹脂を焼き飛ばします。
1-2．モデルの変化は？
電気炉からモデルを取り出すと、プリント形状はきれいに保たれたままで、ひび割れ等もありませんでした。焼成する前よりさらに白くなり、磁器のように硬くてサラサラな質感です！寸法と重量の変化を確認すると、表の通り
一回り小さく、軽くなったことが分かりました。
2．次に焼結工程：2日
次の工程で高純度のアルミナは、ここからさらに約2日かけて1600℃近くの高温で焼き固めます。
実は、うちにはハイパワーの炉がなく、ある会社様のご協力で焼結まで行うことができました。
ご厚意に感謝いたします。
焼結後のモデルはさらに一回り小さくなり、メーカーの想定収縮率（赤字）の通りのサイズとなりました。
外観は、端部にわずかな膨れが出たものの、ひび割れ等は発生せず、非常にきれいな仕上がりです。
表面はつるつるしていて、冷たく、磁器を触っているような感触。
モデル同士を軽く当ててみるとビー玉のようにカチカチと音がしました。3D プリンタで造形したとは思えません。
まとめ
順調に手順を踏んでセラミックモデルを作ることができました。
これまでになかったセラミックというプラスチックとは異なる材料をプリントできることで
活用の幅がさらに広がりそうです。
デモやベンチマーク、受託造形のご依頼も承っていますので、
「こんな形状はプリントできる？」など気になることがあればぜひお気軽にお問い合わせください！
※今回使用したSLA方式3Dプリンタ「Form 4」の詳細はこちら↑↑
極める！ ３Dプリント研究所をもっと見る
購読すると最新の投稿がメールで送信されます。