A kerámiák sok szempontból lenyűgöző anyagok, hiszen egyszerre erősek, könnyűek és kiváló hőtani tulajdonságokkal is rendelkeznek. A kaliforniai HRL Laboratories munkatársai nemrégiben egy új módszert dolgoztak ki ezen anyagok 3D nyomtatására. A végeredményül kapott kerámiák 1400 °C-os hőséget is kibírnak, ugyanakkor változatosan formálhatók, így nagy jövőjük lehet az űriparban.
Egy ideje már léteznek a piacon 3D nyomtatással létrehozott kerámiák, ezek többségét azonban a polimernyomtatásnál alkalmazott ömledékrétegezéses technológiához hasonló módon, vagyis az egyik legegyszerűbb additív módszerrel hozzák létre. Ezek a kerámiák rendszerint nagyon alacsony olvadásponttal rendelkeznek, és csak viszonylag egyszerű formák hozhatók létre a módszerrel.
Az HRL munkatársai viszont a jóval precízebb végeredményt lehetővé tevő sztereolitográfiát alkalmazzák, amely során a monomer egységekből álló alapanyagot egy számítógéppel vezérelt lézernyalábbal (jelen esetben ultraibolya fénnyel) szilárdítják meg, azaz polimerizálják. Az gyantaszerű alapanyag úgy nyomtatható, mint a polimerek, majd ha a forma kész van, 1000 °C-on, argon gáz jelenlétében hőkezeljük, eltávolítva a fölösleges kémiai csoportokat, kizárólag az erős kerámiavázat hagyva hátra, mondja Tobias Schaedler, a labor vezető kutatója. A folyamat közben az anyag egy kicsit zsugorodik ugyan, de ennek mértéke mindenütt egyforma, így pontosan megjósolható. A módszerrel komplex formák hozhatók létre, amelyek rendkívül erősek és hőállóak.
A végeredményen elektronmikroszkóppal vizsgálódva sem látszanak lyukak vagy felszíni repedések, és a kerámia 1400 °C-ig hevíthető, mielőtt repedni és zsugorodni kezdene. A kerámia kiváló tulajdonságai az alapanyagnak köszönhetők. Míg a korábbi hasonló próbálkozások során elsősorban oxid-anyagú kerámiákat hoztak létre nyomtatással, az HRL szakértői a jóval hőállóbb szilícium-karbiddal dolgoztak. A fejlesztést számos olyan területen lehet majd alkalmazni, ahol magas hőmérsékletekkel kell megküzdeni.
Az új módszerrel például olyan komplex alkatrészek lehetnek létrehozhatók, amelyek egy űrbe történő kilövés, vagy a légkörbe való visszalépés során sem károsodnak. A technológiával tetszés szerinti formájú és nagyságú hőpajzs-elemek, vagy a (rakéta)hajtóművek bizonyos alkatrészei is legyárthatók lehetnek, a jelenlegi megoldásoknál alacsonyabb tömeggel rendelkező, ugyanakkor ezekhez hasonlóan erős és hőálló változatban.
