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Ceramica per la stampa 3D: ceramica tecnica con il processo LCM
Ceramica nella stampa 3D
Quali ceramiche esistono per la stampa 3D?
La ceramica tecnica unisce elevata durezza, resistenza alla temperatura e isolamento elettrico. Nella stampa 3D, con il Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM) si realizzano così componenti piccoli e complessi – senza stampo né utensili.
Nell’LCM una sospensione fotoindurente di polvere ceramica e legante viene esposta strato dopo strato. Il componente viene poi sottoposto a deceraggio e sinterizzazione – solo in queste fasi nasce la ceramica densa.
Sul PROTIQ Marketplace l’LCM viene offerto con l’ATZ, una ceramica composita di zirconia e allumina. Altre ceramiche a base di ossidi, come la zirconia pura o l’allumina, sono possibili su richiesta.
La ceramica in sintesi
- Processo
- Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM)
- Materiale
- ATZ (zirconia-allumina)
- Su richiesta
- zirconia, allumina
- Durezza (ATZ)
- 1.400 HV10
- Temperatura massima di impiego (ATZ)
- 1.200 °C
- Dimensioni del componente
- componenti piccoli
- Colore
- bianco
Valori per l’ATZ tratti dalla scheda tecnica sul PROTIQ Marketplace. I dettagli sul processo li trovi nella pagina dedicata al processo LCM.
Materiali
Quali ceramiche puoi scegliere?
Con l’LCM si possono lavorare diverse ceramiche a base di ossidi. L’ATZ è ordinabile direttamente, altri materiali sono possibili su richiesta.
ATZ
Ceramica composita di zirconia e allumina – resistente, dura e relativamente poco critica con pareti spesse.
Scopri di piùATZ
ATZ: ceramica composita di zirconia e allumina
L’ATZ (Alumina Toughened Zirconia) è composto da zirconia stabilizzata con ittria per oltre il 79 % in massa e da allumina per meno del 21 % in massa. La miscela unisce elevata resistenza ed elevata durezza.
L’ATZ sinterizzato raggiunge una resistenza a flessione di 750 MPa e una durezza di 1.400 HV10. È utilizzabile fino a 1.200 °C ed è elettricamente isolante. Con l’LCM si possono stampare pareti da circa 0,15 mm; con l’ATZ, a seconda della geometria, sono possibili anche spessori delle pareti oltre 10 mm.
Applicazioni tipiche sono parti soggette a usura, componenti elettricamente isolanti, parti per alte temperature e meccanica di precisione – dal prototipo alla piccola serie.
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Proprietà
Quali proprietà ha la ceramica stampata in 3D?
La ceramica sinterizzata ottenuta con la stampa 3D è densa e offre le proprietà tipiche della ceramica tecnica – unite alla libertà di progettazione della stampa 3D.
- Dura e resistente all’usuraL’ATZ raggiunge una durezza di 1.400 HV10.
- Resistente alla temperaturaLa temperatura massima di impiego dell’ATZ è di 1.200 °C.
- Elettricamente isolanteLa resistività elettrica è di circa 109 Ω·cm a 20 °C.
- Microstruttura densaL’ATZ sinterizzato ha una densità relativa superiore al 99 % con una porosità inferiore all’1 %.
Valori caratteristici
Quali sono i valori caratteristici dell’ATZ?
La tabella mostra i valori tipici dell’ATZ realizzato con il processo LCM.
| Proprietà | Valore tipico |
|---|---|
| Densità relativa | > 99 % |
| Porosità | < 1 % |
| Densità teorica | 5,5 g/cm³ |
| Resistenza a flessione caratteristica (flessione a 3 punti, allo stato sinterizzato) | 750 MPa |
| Resistenza a compressione | 2.100 MPa |
| Modulo di elasticità | 220 GPa |
| Durezza | 1.400 HV10 |
| Tenacità alla frattura | 6 MPa·m1/2 |
| Conducibilità termica | 6 W/(m·K) |
| Temperatura massima di impiego | 1.200 °C |
| Coefficiente di dilatazione termica | 10,5 · 10−6/K |
| Resistività elettrica (20 °C) | ≈ 109 Ω·cm |
| Capacità termica specifica (20 °C) | 500 J/(kg·K) |
Valori tipici tratti dalla scheda tecnica sul PROTIQ Marketplace (aggiornata al 2023); non costituiscono proprietà garantite. I valori dipendono dalla conduzione del processo e dalla geometria del componente. È vincolante la scheda tecnica nel processo d’ordine.
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Altre ceramiche
Zirconia e allumina su richiesta
Oltre all’ATZ, con il processo LCM si possono lavorare altre ceramiche a base di ossidi. Zirconia e allumina sono possibili su richiesta.
- Zirconia (ZrO2): particolarmente resistente e tenace per essere una ceramica, con bassa conducibilità termica.
- Allumina (Al2O3): dura, resistente all’usura, resistente alla temperatura ed elettricamente isolante.
Con la zirconia pura e l’allumina il limite per le zone massicce è nettamente inferiore rispetto all’ATZ. Se un materiale è adatto al tuo componente, lo verifichiamo volentieri insieme a te.
↑ Torna alla panoramicaCeramica o alternativa?
Quando la ceramica è la scelta giusta?
La ceramica esprime i suoi punti di forza quando servono durezza, resistenza alla temperatura o isolamento elettrico. In caso di sollecitazioni d’urto o per componenti più grandi, spesso altri materiali sono più adatti.
| Requisito | Consiglio |
|---|---|
| Elevata durezza e resistenza all’usura | Ceramica (ATZ) |
| Temperature fino a 1.200 °C | Ceramica (ATZ) |
| Isolamento elettrico | Ceramica (ATZ) |
| Sollecitazioni d’urto o impatti | Metallo, ad es. acciaio inox con la fusione laser |
| Trasparenza e resistenza alla temperatura | Vetro di quarzo con la stampa 3D in vetro |
| Componenti più grandi | produzione ceramica convenzionale o un altro processo |
Buono a sapersi
A cosa devo fare attenzione con i componenti in ceramica?
La ceramica si comporta in modo diverso dal metallo o dalla plastica. Questi punti ti aiutano nella progettazione.
- FragilitàLa ceramica è dura ma fragile. Evita intagli vivi e sollecitazioni d’urto.
- Zone massicceSezioni molto spesse aumentano il rischio di cricche durante il deceraggio. Spessori delle pareti uniformi aiutano.
- RitiroDurante la sinterizzazione il componente si ritira. Il ritiro viene considerato nella preparazione dei dati.
- Superfici funzionaliPer accoppiamenti con tolleranze strette contattaci prima dell’ordine – a seconda dei requisiti è necessaria una post-lavorazione.
Ordinare
Come ordino componenti in ceramica?
I componenti in ceramica li ordini direttamente sul PROTIQ Marketplace. Per i materiali su richiesta contattaci.
- Carica il file 3DCarica il tuo modello 3D. Viene verificato automaticamente se il componente rientra nel volume di costruzione.
- Scegli la categoriaScegli la categoria di materiale ceramica/vetro. La scheda tecnica è collegata all’offerta.
- Verifica l’offertaVerifica prezzo e tempo di produzione dell’offerta.
- OrdinaOrdina direttamente online oppure scarica un’offerta PDF vincolante.
FAQ
Domande frequenti sulla ceramica nella stampa 3D
Quali ceramiche si possono stampare in 3D?
Con il processo LCM si possono stampare ceramiche tecniche a base di ossidi come ATZ, zirconia o allumina. Sul PROTIQ Marketplace l’ATZ è ordinabile direttamente; zirconia e allumina sono possibili su richiesta.
Che cos’è l’ATZ?
L’ATZ (Alumina Toughened Zirconia) è una ceramica composita di zirconia stabilizzata con ittria (oltre il 79 % in massa) e allumina (meno del 21 % in massa). Unisce una resistenza a flessione di 750 MPa a una durezza di 1.400 HV10.
Quanto è resistente alla temperatura la ceramica stampata in 3D?
L’ATZ realizzato con il processo LCM ha una temperatura massima di impiego di 1.200 °C. Se un componente resiste alle condizioni d’impiego va verificato caso per caso.
La ceramica stampata in 3D è elettricamente isolante?
Sì. L’ATZ ha una resistività elettrica di circa 109 Ω·cm a 20 °C ed è quindi adatto a componenti elettricamente isolanti.
Quanto possono essere grandi i componenti in ceramica stampati in 3D?
Il processo LCM è progettato per componenti piccoli. Al caricamento viene verificato automaticamente se il tuo componente rientra nel volume di costruzione. Per componenti ceramici più grandi sono più indicati i processi convenzionali.
Dove trovo la scheda tecnica della ceramica?
La scheda tecnica valida la trovi nel processo d’ordine: dopo il caricamento del tuo file 3D è collegata alla rispettiva offerta.
