Screw-based additive manufacturing in pure alumina

Abstract

A manufatura aditiva (AM) tem se apresentado como uma abordagem disruptiva para a produção de geometrias complexas e componentes personalizados em vários setores industriais. Este estudo foca na AM baseada em extrusão de peças de alumina usando uma carga sólida alta de 58% em volume. O objetivo é investigar a influência dos parâmetros de fluxo de extrusão sobre a geração de vazios e a precisão dimensional. Utilizando um extrusor de fuso, diferentes taxas de fluxo foram avaliadas quanto aos seus efeitos na formação de vazios, irregularidades de superfície e qualidade das peças sinterizadas. O feed stock é composto por pó de alumina e um sistema de aglutinantes multicomponentes, foi caracterizado usando Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) para analisar estruturas internas e quantificar defeitos de vazios. Os resultados mostram que o aumento do fluxo de extrusão reduz a desvio dimensional e o tamanho dos vazios. Esta pesquisa fornece insights para a otimização dos processos de AM por extrusão, visando melhorar o desempenho e a confiabilidade dos componentes cerâmicos.

Additive manufacturing (AM) has presented as a disruptive approach for the production of complex geometries and custom-made components across various industrial sectors. This study focuses on the extrusion-based AM of alumina parts using a 58%vol high solid loading feedstock. The goal is to investigate the influence of extrusion flow parameters on void defects and dimensional accuracy. Utilizing a screw-based extruder, different flow rates were evaluated for their effects on void formation, surface irregularities, and sintered part quality. The feedstock is composed of alumina powder and a multi-component binder system. Characterization involved Scanning Electron Microscopy (SEM) to analyze internal structures and quantify void defects. The results show that increasing extrusion flow reduces dimensional deviation and void size. This research provides insights into optimizing extrusion AM processes to enhance the performance and reliability of ceramic components.