Специалисты высоко ценят керамические материалы благодаря их уникальным свойствам. Так, керамика характеризуется большой прочностью и способна легко выдерживать высокие температуры без деформации или коррозии. Но в то же время придать необходимую форму изделиям из керамики довольно затруднительно по сравнению с продукцией, произведенной из металлических или пластмассовых материалов. Керамику в расплавленном состоянии практически невозможно отливать в формах, а уже застывшее изделие тяжело поддается любой механической обработке.

Приемлемым с данной точки зрения способом изготовления изделий из керамики является объемная печать, которая позволяет добиваться нужных форм путем послойного создания заданного образца. Но высокая температура плавления керамики значительно ограничивает возможности трехмерной печати. Существующие 3D-принтеры производят печать керамикой с крайне невысокой скоростью, а получившиеся изделия зачастую грешат пористостью и неоднородностью внутренней структуры из-за возможных колебаний температуры при застывании расплавленного материала.

Конструкторы из калифорнийской компании HRL Laboratories разработали новую технологию объемной печати продукции из керамики. Основным печатающим компонентом является специализированная многосоставная смола вместо привычной порошкообразной керамики. Благодаря использованию такого керамикосодержащего раствора на 3D-принтере удается напечатать изделия с однородной прочной структурой, легко выдерживающей высокотемпературные нагрузки.

Смолообразный материал для объемной печати в своем составе содержит соединения кремния с углеродом и водородом. Превращение в керамику отпечатанных изделий происходит при их высокотемпературной обработке ультрафиолетом. Скорость печати одного слоя изделия кремниевой смолой достигает 1-2,5 сантиметров за 30-60 секунд. При этом структура изделия получается решетчатой или сотообразной. Под воздействием ультрафиолетового излучения смола полимеризуется, а в ходе дальнейшей термообработки состав преобразуется в высококачественную керамику.

Изготовление керамических изделий по новой технологии ускоряет производство примерно в 1000 раз по сравнению с обычными методами объемной печати.Тщательное исследование полученных образцов показало отсутствие каких-либо микротрещин или полостей, способных уменьшить прочность готового изделия. Таким образом керамическая продукция, произведенная по новой методике, показала десятикратный прирост прочности по сравнению с традиционно отпечатанными изделиями. Также стоит отметить, что новые образцы легко выдерживают высокие температуры в 1700 градусов Цельсия без какого-либо повреждения своей внутренней структуры.

Разработчики новой технологии объемной печати керамикой видят применение изготовленных таким образом изделий в самых различных областях. Так, из подобной высокопрочной керамики можно будет изготавливать элементы реактивных двигателей, защитное покрытие для орбитальных ракетоносителей или воздушных атмосферных аппаратов, двигающихся на гиперзвуковых скоростях. Ну а применение смолообразных материалов для объемной нанопечати позволит изготавливать микроскопические элементы для миниатюрных и малоразмерных электронно-механических систем.

В то же время специалисты исследовательской группы не забывают и об изначальной хрупкости изделий из керамики. Следующей целью их работ является укрепление керамической продукции волокнами разных видов. По словам Тобиаса Шедлера, специалиста компании HRL Laboratories, пока что сложно прогнозировать, когда же именно они смогут изготовить подобные готовые образцы. Но в любом случае, компания намерена добиться успеха в своих начинаниях и создать новый вид композиционной керамики, способной справляться с самыми разными видами нагрузок и чрезвычайных условий.