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Zetamix Silicon Carbide

Ref.: ZETAMIX-SILICON-CARB-175-500

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Nanoe, ein renommierter Hersteller von industriellen 3D-Druckmaterialien, ist vor allem für die Zetamix-Keramik- und Metallfilamentlinie bekannt, zu der auch das Zetamix Siliziumkarbid-Filament gehört. Es ist ein hartes (Shore 56 D) und dichtes keramisches Filament, das aus Siliziumkarbidpulver und polyolefinbasierten Bindemitteln hergestellt wird.

Video 1: Lernen Sie Zetamix By Nanoe kennen. Quelle: Nanoe.

Siliziumkarbid, auch bekannt als Karborund oder SiC, ist eine chemische Verbindung aus Quarzsand und Kohlenstoff, die durch karbothermische Reduktion von Siliziumdioxid zu einem ultraharten, kovalent gebundenen Material hergestellt wird. In der Natur ist es ein äußerst seltenes Material (im Weltraum jedoch sehr häufig), das nur in Form des Minerals Moissanit vorkommt.

Piezas impresas con Silicon Crbide

Bild 1: Mit dem keramischen Zetamix-Siliziumkarbid-Filament gedruckte 3D-Teile. Quelle: Nanoe.

Seit 1893 wird Siliciumcarbid in Pulverform hergestellt, um als Schleifmittel in Schleifscheiben und Schneidwerkzeugen verwendet zu werden. Seitdem hat es zahlreiche Anwendungen gefunden, z. B. in Autobremsen, Autokupplungen, kugelsicheren Westen, LEDs, Halbleitern, Spiegeln in astronomischen Teleskopen, Thermistoren, Varistoren, Heizelementen in Elektroöfen sowie in der Herstellung von Graphen oder Diamantsimulanzien..

Piezas impresas con Zetamix Carbide Silicon

Bild 2: Mit dem keramischen Zetamix-Siliziumkarbid-Filament 3D-gedruckte Teile. Quelle: Nanoe.

Carborundum ist aufgrund seiner einzigartigen Struktur aus Tetraedern (Dreieckspyramiden) aus Kohlenstoff- und Siliziumatomen mit sehr starken Bindungen im Kristallgitter ein extrem hartes Material. Die Härte ist gepaart mit einem hohen Elastizitätsmodul und einer relativen Leichtigkeit. Siliciumcarbid ist außerdem sehr widerstandsfähig gegen Verschleiß, Korrosion und Oxidation. Siliciumcarbid hat außerdem eine gute elektrische Leitfähigkeit (daher seine Verwendung als Halbleiter), einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und bleibt auch bei hohen Temperaturen mechanisch stabil, was es zu einem temperaturwechselbeständigen Material macht.

Die hohe Steifigkeit des Siliziumkarbidfilaments erschwert die Bearbeitung, da das Material spröde wird und Diamantschleiftechniken erfordert. Nanoe empfiehlt, das mit dem Siliziumkarbid-Filament 3D-gedruckte Teil vor dem Sintern zu formen, um auf diese Weise innovative Formen zu erhalten und Schwierigkeiten bei der Bearbeitung zu vermeiden.

Das Zetamix Siliziumkarbid-Filament kann für den 3D-Druck von Teilen mit hervorragender chemischer, mechanischer und thermischer Beständigkeit für verschiedene Branchen auf den meisten klassischen FFF-3D-Druckern bei 120 ºC verwendet werden. Sobald das Teil 3D-gedruckt ist, sollte es den Prozess des Entbindens und Sinterns durchlaufen, und das Ergebnis wird ein 100 % Siliziumkarbidteil mit fortschrittlichen Eigenschaften und vielen potenziellen Anwendungen sein.

Allgemeine Informationen
Hersteller	Nanoe (Zetamix)
Material	Keramik + Bindemittel
Format	500 g
Dichte	- g/cm³
Durchmesser des Filaments	1.75 mm
Menge des Füllstoffs (Volumen)	52 %
Menge des Füllstoffs (Masse)	78 %

Druckeigenschaften
Drucktemperatur	120 ºC
Basis-/Betttemperatur	50 ºC
Schichtlüfter	100 %
Empfohlene Druckgeschwindigkeit	15 - 30 mm/s
Empfohlener Düsendurchmesser	Min. 0.4 mm

Mechanische Eigenschaften
Dehnung bei Bruch	- %
Zugfestigkeit	- MPa
Zugmodul	- MPa
Biegefestigkeit	- MPa
Biegemodul	- MPa
Oberflächenhärte	Shore 56 D

Thermische Eigenschaften
Erweichungstemperatur	- ºC

Sintereigenschaften
Maximale Temperatur	2000 ºC

Andere
HS Code	8108.9060

Um sicherzustellen, dass die 3D-Drucke mit dem Zetamix Siliziumkarbid-Filament erfolgreich sind, ist es sehr empfehlenswert, den Design Guide (Downloads) zu lesen. Er enthält Tipps, welche Parameter zu verwenden sind, um die gewünschten Teile zu erhalten.

Für den 3D-Druck komplexer Geometrien mit Trägermaterialien kann das Siliziumkarbid-Filament als eigenständiger Träger verwendet werden. Es kann auch ein lösliches Trägermaterial verwendet werden. Um eine hohe Oberflächenqualität zu erreichen, sollten mindestens 3 dichte Deckschichten zwischen der Trägerstruktur und dem Teil gedruckt werden.

Um die beste Oberflächenqualität zu erzielen, empfiehlt der Hersteller die Verwendung einer Glasdruckoberfläche. Für den 3D-Druck mit dem Zetamix Siliziumkarbid-Filament sollte eine Düse mit einem Durchmesser zwischen 0,4 mm und 1,0 mm (0,6 mm empfohlen) verwendet werden. Ein Ultraschallbad kann verwendet werden, um das Teil von der Bauplatte zu lösen.

Der Entbinderungsprozess besteht aus zwei Schritten: Lösungsmittelentbinderung und thermische Entbinderung:

Entbindern mit Lösungsmitteln - in diesem Schritt sollten etwa 12 % des Gewichts des Teils entfernt werden.

Lösungsmittelbad: Das Teil sollte in ein Acetonbad bei 40 ºC getaucht werden. Dieser Schritt dauert mindestens 2 Stunden oder länger, je nach Wandstärke und Teilegeometrie.
Trocknen: Nachdem die Teile aus dem Acetonbad genommen wurden, sollten sie an der Luft auf einem Tuch getrocknet werden. Ähnlich wie beim vorherigen Schritt kann dies je nach Teilegeometrie und Wandstärke 2 oder mehr Stunden dauern.

Thermisches Entbindern - die Teile sollten auf einen Tiegel auf einem feuerfesten Pulverbett gelegt werden. Dadurch wird die Schrumpfung aufgefangen und das Teil während des Entbinderns gestützt. Das geprüfte und empfohlene Verfahren dauert 3,5 Tage und besteht in einer schrittweisen Erhöhung der Temperatur von 20 ºC auf 700 ºC mit einer Geschwindigkeit von 10 ºC pro Stunde.

Für den Sinterprozess sind Temperaturen von über 2000 ºC erforderlich, was bedeutet, dass er mit Hilfe des Nanoe-Sintercoupons beim Hersteller in Auftrag gegeben werden muss. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Zetamix-Rohrsinterofen nur Temperaturen von bis zu 1550 ºC erreichen kann.

Es ist zu beachten, dass eine Volumenänderung aufgrund von Schrumpfung (16-22 %) auftritt und die Skala in den Scheiben vor dem 3D-Druck geändert werden sollte (siehe Design Guide in Downloads). Der Sinterprozess besteht aus drei Schritten, die im Folgenden zusammengefasst werden:

RT > 150°C bei einer Geschwindigkeit von 100°C/h, unter Sekundärvakuum, in 1 Stunde und 30 Minuten.
150°C > 2200°C mit einer Geschwindigkeit von bis zu 300°C/h, 1 Stunde Haltezeit, unter Teilvakuum (90 mb Argon) in 8 Stunden und 20 Minuten.
2200°C > RT bei einer Höchstgeschwindigkeit von 300 °C/h, Rückkehr zum Sekundärvakuum unter 1000°C, in 7 Stunden und 20 Minuten.

Weitere Informationen zum Entbinderungs- und Sinterungsprozess mit dem Zetamix Siliziumkarbid-Filament sowie zu den Druckparametern finden Sie im Dokument Richtlinien im Bereich Downloads.