陶瓷3D打印技术详细介绍【深度解析】

3D内容，由“深圳机械展〔11万㎡，1100多家展商，超10万观众〕”收集整理！更多cnc3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、周密零件加工等展现，就在深圳机械展.陶瓷3D打印技术概述：陶瓷材料作为三大根本材料之一，以优良的理化特性在工业界被广泛应用。但因传统陶瓷制备工艺的限制，工业中使用的陶瓷制品往往只具备简洁的三维外形。三维打印工艺的进展让简单的陶瓷产品成为可能。目前来看，已经被成功应用于陶瓷材料的三维打印的工艺包括喷嘴挤压成型，立体光刻成型〔面曝光和激光〕，粘合剂喷射成型，选择性激光烧结或熔融成型，浆料层铸成型〔slurry-layer陶瓷材料作为三大根本材料之一，以优良的理化特性在工业界被广泛应用。但因传统陶瓷制备工艺的限制，工业中使用的陶瓷制品往往只具备简洁的三维外形。三维打印工艺的进展让简单的陶瓷产品成为可能。目前来看，已经被成功应用于陶瓷材料的三维打印的工艺包括喷嘴挤压成型，立体光刻成型〔面曝光和激光〕，粘合剂喷射成型，选择性激光烧结或熔融成型，浆料层铸成型〔slurry-layercasting〕等。陶瓷3D打印技术原理：喷嘴挤压成型喷嘴挤压成型与塑料喷嘴挤压成型喷嘴挤压成型与塑料D〔〕作为原材料，使用100材料由于温差而凝固。图图1.热熔沉积式陶瓷打印机〔美国罗格斯大学开发〕除此之外，也有局部工艺承受高粘度的陶瓷浆料作为原材料，直接通过喷嘴挤出后在空气中枯燥固化。这种陶瓷浆料的主要成分是陶瓷粉末和粘合剂，其中粘合剂在成型过程中起到粘合陶瓷粉末的作用。无论是陶瓷喷丝还是陶瓷浆料作为原材料，这种工艺得到的三维模型都需要进一步进展热处理，即脱脂和烧结。脱脂和烧结也是传统陶瓷加工工艺中使用的致密化陶瓷产品的手段。目前来看，面对陶瓷的喷嘴挤压成型工艺受限于相对粗糙的加工精度，还主要集中于试验室争论，成熟的基于该工艺的3D打印机还未消灭。除此之外，也有局部工艺承受高粘度的陶瓷浆料作为原材料，直接通过喷嘴挤出后在空气中枯燥固化。这种陶瓷浆料的主要成分是陶瓷粉末和粘合剂，其中粘合剂在成型过程中起到粘合陶瓷粉末的作用。无论是陶瓷喷丝还是陶瓷浆料作为原材料，这种工艺得到的三维模型都需要进一步进展热处理，即脱脂和烧结。脱脂和烧结也是传统陶瓷加工工艺中使用的致密化陶瓷产品的手段。目前来看，面对陶瓷的喷嘴挤压成型工艺受限于相对粗糙的加工精度，还主要集中于试验室争论，成熟的基于该工艺的3D打印机还未消灭。图2.冷凝挤压式陶瓷打印机〔美国密苏里科技大学开发〕立体光刻成型光引发剂、分散剂等混合而成的光固化胶，工艺本身与目前市场上的DLP和SLA打印机并无大的区分。有的产品〔如Lithoz〕会由于光固化胶的高粘度而使用特别的刮刀涂抹手段来加快成型过程中的材料填充，但归根结底其本质与一般树脂成型并无大的区分。与喷嘴挤压出的毛坯件一样，立体光刻工艺制造出的3D模型也需要在高温炉中进展脱脂和烧结。依据有关公司的产品介绍，使用该工艺制造出的陶瓷制品〔例如氧化铝、氧化锆、磷酸钙等〕密度可高达99%以上。图3.Lithoz与此同时，近一两年，争论人员在光固化陶瓷前驱体材料上取得的技术突破〔与此同时，近一两年，争论人员在光固化陶瓷前驱体材料上取得的技术突破〔详情可见科学杂志2016年1月月1日相关报道〕，让立体光刻成型技术在陶瓷打印中的地位更加稳固。陶瓷前驱体是一种在高温下热分解产生陶瓷材料的高分子化合物，它是用于制造碳化硅、碳氧化硅等高温陶瓷的传统手段。具有光敏感性的陶瓷前驱体材料的诞生极大地降低了高温陶瓷的3D打印本钱，具有很广泛的应用前景。然后，由立体光刻技术做成的毛坯件中含有大量的有机物，这使得经过脱脂和烧结之后产生的成品往往会相对于初始设计尺寸拥有产生陶瓷材料的高分子化合物，它是用于制造碳化硅、碳氧化硅等高温陶瓷的传统手段。具有光敏感性的陶瓷前驱体材料的诞生极大地降低了高温陶瓷的3D打印本钱，具有很广泛的应用前景。然后，由立体光刻技术做成的毛坯件中含有大量的有机物，这使得经过脱脂和烧结之后产生的成品往往会相对于初始设计尺寸拥有30%左右的收缩量。这也限制了该技术在陶瓷生产中的使用。图4HRL试验室的陶瓷前驱体打印技术粘合剂喷射成型粘合剂喷射成型这项技术将粘结剂通过打印喷头喷射到陶瓷粉末上，用来将粉末颗粒粘结在一起。然而，依据有限的文献报道，这种技术产生的陶瓷致密度并不高。可能的解释是其受到了粉末铺设的密度的限制。图这项技术将粘结剂通过打印喷头喷射到陶瓷粉末上，用来将粉末颗粒粘结在一起。然而，依据有限的文献报道，这种技术产生的陶瓷致密度并不高。可能的解释是其受到了粉末铺设的密度的限制。图5.Exone选择性激光烧结或熔融选择性激光烧结或熔融SLS/SLM主要被用于金属材料的3D末进展烧结或者溶化处理时，加工过程中的温度差极易在陶瓷产品中产生应力，这些应力会在陶瓷产品内部产生大量裂纹；使用粉末层预热可以降低裂纹成形的可能性，但同时精度也有所降低。大量的争论集中在减少加工过程中的温度差，但是难度极大，目前并未取得太大进展。更加简洁易行的方案是在陶瓷粉末中掺入SLS/SLM主要被用于金属材料的3D末进展烧结或者溶化处理时，加工过程中的温度差极易在陶瓷产品中产生应力，这些应力会在陶瓷产品内部产生大量裂纹；使用粉末层预热可以降低裂纹成形的可能性，但同时精度也有所降低。大量的争论集中在减少加工过程中的温度差，但是难度极大，目前并未取得太大进展。更加简洁易行的方案是在陶瓷粉末中掺入高分子化合物作为粘合剂，使用激光来烧结这些高分子化合物以到达间接成型的目的。然后，与粘合剂喷射成型一样，这种工艺也受到了粉末铺设密度的限制，目前的争论文献报道中使用其加工而成的陶瓷制品密度并不高。图图6.激光选区熔化成形〔RPJ,Volume:19Issue:1,2013〕浆料层铸成型在这里，我们将全部基于陶瓷浆料的3D打印技术统称为浆料层铸成型。之所以将他们列为一类，是由于笔者认为这些技术可能是陶瓷浆料层铸成型在这里，我们将全部基于陶瓷浆料的3D打印技术统称为浆料层铸成型。之所以将他们列为一类，是由于笔者认为这些技术可能是陶瓷3D打印的一个方向。将陶瓷粉末与不同的有机粘结剂混合制备成浆料，再使用传统的3D打印工艺加工成型，这样一套工艺流程不但简洁而且效果好。从文献报道可以看出，基于浆料的工艺要比其他工艺生成的陶瓷致密性更高。工艺要比其他工艺生成的陶瓷致密性更高。一种使用陶瓷浆料作为原材料的打印机〔台北科技大学开发〕除了以上介绍的技术，还有其他一些技术，例如分层实体制造、电子照相印刷技术等，由于应用的并不广泛或者仍旧处于初步的争论中陶瓷3D打印技术特点：陶瓷3D打印机打印,不但大大缩减本钱,且性能稳定,具有无菌等特点。陶瓷3D打印技术优缺点：我们知道陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性，在航空航天、医疗等行业有着广泛应用。但陶瓷材料硬而脆的特点使其加工成形尤其困难，目前国内陶瓷直接快速成形工艺尚未成熟，正处于争论阶段。陶瓷3D打印技术材料：等。陶瓷3D打印知名3D