Additive Manufacturing of Functional Ceramics

Author(s):  
José Fernando Valera‐Jiménez ◽  
Juan Ramón Marín‐Rueda ◽  
Juan Carlos Pérez‐Flores ◽  
Miguel Castro‐García ◽  
Jesús Canales‐Vázquez
Materials ◽  
2021 ◽  
Vol 14 (16) ◽  
pp. 4419
Author(s):  
Vadim Sufiiarov ◽  
Artem Kantyukov ◽  
Anatoliy Popovich ◽  
Anton Sotov

This article presents the results of manufacturing samples from barium titanate (BaTiO3) lead-free piezoceramics by using the binder jetting additive manufacturing process. An investigation of the manufacturing process steps for two initial powders with different particle size distributions was carried. The influence of the sintering and the particle size distribution of the starting materials on grain size and functional properties was evaluated. Samples from fine unimodal powder compared to coarse multimodal one have 3–4% higher relative density values, as well as a piezoelectric coefficient of 1.55 times higher values (d33 = 183 pC/N and 118 pC/N correspondingly). The influence of binder saturation on sintering modes was demonstrated. Binder jetting with 100% saturation for both powders enables printing samples without delamination and cracking. Sintering at 1400 °C with a dwell time of 6 h forms the highest density samples. The microstructure of sintered samples was characterized with scanning electron microscopy. The possibility of manufacturing parts from functional ceramics using additive manufacturing was demonstrated.


2013 ◽  
Vol 22 (03) ◽  
pp. 180-187 ◽  
Author(s):  
J. Henke ◽  
J. T. Schantz ◽  
D. W. Hutmacher

ZusammenfassungDie Behandlung ausgedehnter Knochen-defekte nach Traumata oder durch Tumoren stellt nach wie vor eine signifikante Heraus-forderung im klinischen Alltag dar. Aufgrund der bestehenden Limitationen aktueller Therapiestandards haben Knochen-Tissue-Engineering (TE)-Verfahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die Entwicklung von Additive-Manufacturing (AM)-Verfahren hat dabei eine grundlegende Innovation ausgelöst: Durch AM lassen sich dreidimensionale Gerüstträger in einem computergestützten Schichtfür-Schicht-Verfahren aus digitalen 3D-Vorlagen erstellen. Wurden mittels AM zunächst nur Modelle zur haptischen Darstellung knöcherner Pathologika und zur Planung von Operationen hergestellt, so ist es mit der Entwicklung nun möglich, detaillierte Scaffoldstrukturen zur Tissue-Engineering-Anwendung im Knochen zu fabrizieren. Die umfassende Kontrolle der internen Scaffoldstruktur und der äußeren Scaffoldmaße erlaubt eine Custom-made-Anwendung mit auf den individuellen Knochendefekt und die entsprechenden (mechanischen etc.) Anforderungen abgestimmten Konstrukten. Ein zukünftiges Feld ist das automatisierte ultrastrukturelle Design von TE-Konstrukten aus Scaffold-Biomaterialien in Kombination mit lebenden Zellen und biologisch aktiven Wachstumsfaktoren zur Nachbildung natürlicher (knöcherner) Organstrukturen.


2018 ◽  
Author(s):  
Tao Zhang ◽  
Sanjay Sampath ◽  
Jon P. Longtin ◽  
David J. Hwang

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