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Zetamix Silicon Carbide

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

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Nanoe, un rinomato produttore di materiali industriali per la stampa 3D, noto per la linea di filamenti ceramici e metallici Zetamix, di cui fa parte il filamento di carburo di silicio Zetamix. Si tratta di un filamento ceramico con una durezza di 56 D Shore e denso, realizzato con polvere di carburo di silicio e leganti a base di poliolefina.

Video 1: Scopri Zetamix By Nanoe. Fonte: Nanoe.

Il carburo di silicio, noto anche come carborundum o SiC, è un composto chimico che contiene sabbia di silice e carbonio, prodotto da una riduzione carbotermica del silicio a un materiale ultraduro con legami covalenti. È un materiale estremamente raro in natura (ma molto comune nello spazio), che si trova solo sotto forma del minerale moissanite.

Pezzi stampati con Carburo di Silicio

Immagine 1: Pezzi stampati in 3D con il filamento ceramico Zetamix Carburo di Silicio. Fonte: Nanoe.

Dal 1893, il carburo di silicio viene prodotto sotto forma di polvere per essere utilizzato come abrasivo in mole abrasive e utensili da taglio. Da allora, ha avuto molte applicazioni, ad esempio nei freni delle auto, nelle frizioni dei veicoli, negli zaini antiproiettile, nei LED, nei semiconduttori, negli specchi dei telescopi astronomici, nei termistore, nei varistori, negli elementi riscaldanti dei forni elettrici, così come nella produzione di grafene o di simulatori di diamante.

Pezzi stampati con Zetamix Carburo di Silicio

Immagine 2: Pezzi stampati in 3D con il filamento ceramico Zetamix Carburo di Silicio. Fonte: Nanoe.

Il carborundum è un materiale estremamente duro grazie alla sua struttura unica formata da tetraedri (piramidi triangolari) di atomi di carbonio e silicio con legami molto forti nella rete cristallina. Questa durezza è accompagnata da un alto modulo elastico e da una relativa leggerezza. Il carburo di silicio è anche molto resistente all'usura, alla corrosione e all'ossidazione. Il carburo di silicio ha una buona conducibilità elettrica (da qui il suo utilizzo come semiconduttore), un basso coefficiente di dilatazione termica e mantiene la stabilità meccanica ad alte temperature, rendendolo resistente agli urti termici.

La elevata rigidità del filamento di carburo di silicio rende difficile la sua lavorazione meccanica, poiché il materiale diventa fragile e richiede tecniche di rettifica con diamante. Nanoe consiglia di modellare il pezzo stampato in 3D con il filamento di carburo di silicio prima della sinterizzazione, ottenendo così forme innovative ed evitando le difficoltà della lavorazione meccanica.

Il filamento di carburo di silicio Zetamix può essere utilizzato per stampare in 3D pezzi con un'eccellente resistenza chimica, meccanica e termica per vari settori nella maggior parte delle stampanti 3D FFF classiche a 120 °C. Una volta stampata la parte in 3D, deve passare attraverso il processo di debinding e sinterizzazione, e il risultato sarà un pezzo in carburo di silicio al 100 % con proprietà avanzate e molte potenziali applicazioni.

Webinar Zetamix

Informazioni generali
Produttore	Nanoe (Zetamix)
Materiale	Ceramica + legante
Formato	500 g
Densità	- g/cm³
Diametro del filamento	1.75 mm
Quantità di carico (volume)	52 %
Quantità di carico (massa)	78 %

Proprietà di stampa
Temperatura di stampa	120 ºC
Temperatura della base/letto	50 ºC
Ventaglio di strati	100 %
Velocità di stampa consigliata	15 - 30 mm/s
Diametro ugello consigliato	Min. 0.4 mm

Proprietà meccaniche
Allungamento a rottura	- %
Resistenza alla trazione	- MPa
Modulo di trazione	- MPa
Resistenza alla flessione	- MPa
Modulo di flessione	- MPa
Durezza superficiale	Shore 56 D

Proprietà termiche
Temperatura di ammorbidimento	- ºC

Proprietà di sinterizzazione
Temperatura massima	2000 ºC

Altre
HS Code	8108.9060

Per garantire il successo delle stampe 3D con il filamento di carburo di silicio Zetamix, è consigliabile leggere la Guida al design (scaricabile). Essa contiene suggerimenti sui parametri da utilizzare per ottenere i pezzi desiderati.

Per stampare in 3D geometrie complesse con materiali di supporto, il filamento di carburo di silicio può essere utilizzato come supporto autoportante. È anche possibile utilizzare un materiale di supporto solubile. Per ottenere una buona qualità superficiale, è necessario stampare almeno 3 strati superiori densi tra la struttura di supporto e il pezzo.

Per ottenere la migliore qualità superficiale, il produttore consiglia di utilizzare una superficie di stampa in vetro. Per stampare in 3D con il filamento di carburo di silicio Zetamix è consigliabile utilizzare un ugello con un diametro compreso tra 0,4 mm e 1,0 mm (si raccomanda 0,6 mm). È possibile utilizzare un bagno ad ultrasuoni per staccare il pezzo dalla piastra di stampa.

Il processo di debinding è composto da due fasi: debinding con solvente e debinding termico:

Debinding con solvente: questo passaggio dovrebbe eliminare circa il 12% del peso del pezzo.

Bagno di solvente: il pezzo deve essere immerso in un bagno di acetone a 40 °C. Questo passaggio richiederà un minimo di 2 ore o più, a seconda dello spessore delle pareti e della geometria del pezzo.

Asciugatura: Una volta tolti dal bagno di acetone, i pezzi devono asciugarsi all'aria su un fazzoletto di carta. Anche questo passaggio può richiedere 2 ore o più, a seconda della geometria del pezzo e dello spessore delle pareti.

2. Debinding termico: i pezzi devono essere posti in un crogiolo su uno strato di polvere refrattaria. In questo modo, si adatta la contrazione e si sostiene il pezzo durante il debinding. Il processo testato e raccomandato dura 3,5 giorni e consiste nell'aumentare gradualmente la temperatura da 20 °C a 700 °C a una velocità di 10 °C all'ora.

Il processo di sinterizzazione richiede temperature superiori ai 2000 °C, quindi è necessario coordinarlo con il produttore utilizzando il buono di sinterizzazione Nanoe. Questo perché il forno di sinterizzazione tubolare Zetamix può raggiungere solo temperature fino a 1550 °C.

È importante notare che si verificherà una variazione di volume dovuta alla contrazione (16-22%) e che la scala nelle lastre deve essere modificata prima della stampa 3D (vedi la Guida al Design nella sezione Download). Il processo di sinterizzazione si compone di tre fasi che si riassumono come segue:

RT > 150°C a una velocità di 100°C/h, sotto vuoto secondario, in 1 ora e 30 minuti.
150°C > 2200°C a una velocità fino a 300°C/h, 1 ora di mantenimento, sotto vuoto parziale (90 mb di argon) in 8 ore e 20 minuti.
2200°C > RT a una velocità massima di 300 °C/h, ritorno al vuoto secondario sotto 1000°C, in 7 ore e 20 minuti.

Puoi trovare ulteriori informazioni sul processo di debinding e sinterizzazione con il filamento di carburo di silicio Zetamix, nonché sui parametri di stampa, nel documento delle linee guida nella sezione Download.