應(yīng)用領(lǐng)域:生物醫(yī)療,能源(熱交換器),航空航天,電子信息,工業(yè)器件,化工(混合器),首飾藝術(shù)品等。

近年來,陶瓷3D打印逐漸興起,據(jù)國際權(quán)威機構(gòu)預(yù)測,3D打印陶瓷市場的全球規(guī)模有望從2016年的2780萬美元,增長至2021年的1.315億美元,年增長率將高達(dá)29.6%,2027年將達(dá)到10億美元,在航空航天,醫(yī)療,工業(yè)制造甚至消費品領(lǐng)域?qū)杆倨占?陶瓷3D打印有多種方法,較先進(jìn)方法采用的原料是陶瓷-光敏樹脂漿料.工藝流程如下:

陶瓷-光敏樹脂漿料的組成:

陶瓷3D打印機的兩種流行機型(基于光固化陶瓷-光敏樹脂漿料的成形原理):
1、光投影(DLP)固化陶瓷-光敏樹脂漿料

打印的氧化鋯陶瓷測試件性能:
4點彎曲強度:650MPa;
密度:6.01g/cm3;
2、激光掃描(SLA)固化陶瓷-光敏樹脂漿料

打印氧化鋯陶瓷測試件3點彎曲強度:1100MPa;
相對密度:99%;
DLP式陶瓷3D打印機缺點:
(1)由于工件過重會使粘接面松脫,以及動態(tài)數(shù)字掩模尺寸限制,難于打印較大陶瓷件。
(2)可調(diào)光學(xué)參數(shù)有限,一般只能調(diào)節(jié)整個打印層面的曝光時間,難于根據(jù)工藝要求,在打印層面的不同區(qū)域,采用不一致的光強、曝光時間等參數(shù),因此工藝靈活性不足,不利于工藝優(yōu)化,難于打印梯度組織陶瓷件。

SLA式陶瓷3D打印機缺點:
(1)漿料中的陶瓷硬??赡苓M(jìn)入密封,造成漿料缸和成形缸的活塞運動障礙,甚至卡死。
(2)漿料缸中需注入較大量漿料,可能因長時間暴露在大氣紫外線中而固化失效。

3DCP-150主要技術(shù)參數(shù):
可打印陶瓷件尺寸(mm):φ150*50;
最小分層厚度(um):25;
激光器:紫外,3W,355nm;
光斑尺寸(um):40可調(diào);
振鏡:3D振鏡,自動調(diào)節(jié)焦距;
三點彎曲強度:750~1000MPa;
可打印材料:氧化鋯陶瓷,氧化鋁陶瓷,生物陶瓷及其它工業(yè)陶瓷與光敏樹脂混合而成的漿料;
3DCP系列陶瓷3D打印機采用自主的陶瓷漿料和3D打印技術(shù),有如下特點:
(1)采用先進(jìn)激光掃描(SLA)成形原理。激光固化陶瓷– 光敏樹脂漿料后,形成3D陶瓷生坯件,然后經(jīng)脫脂與高溫?zé)Y(jié),構(gòu)成陶瓷件。
(2)漿料性能穩(wěn)定,打印陶瓷件的密度和強度高。采用高陶瓷容積比的漿料,所含成分長時間不偏析、不沉降,打印陶瓷件有高密度和高強度(氧化鋯陶瓷測試件的3點彎曲強度可達(dá)750 -1000 MPa)。
(3)創(chuàng)新:采用泵循環(huán)式加料與余料回收,材料利用率高。不設(shè)置活塞式漿料缸,采用蠕動泵使陶瓷漿由料盒流至成形臺,并循環(huán)工作,回收剩余的陶瓷漿料,正常打印所需漿料容積小于1 L,特別適合打印材料研發(fā)。

(4)創(chuàng)新:刮刀傾角可變,鋪設(shè)漿料薄層均勻、平坦。能根據(jù)陶瓷漿料的黏度,優(yōu)化刮刀傾角,確保漿料薄層達(dá)到25μm。

(5)創(chuàng)新:采用彈性囊式成形缸,無需密封圈,運行更可靠。漿料中細(xì)小陶瓷硬粒不會造成運動障礙和卡死。

(6)多項打印參數(shù)可調(diào),工藝性和材料適應(yīng)性好??烧{(diào)節(jié)的參數(shù)有:激光輸出功率、光斑尺寸、激光焦點、激光掃描速度和掃描路徑、刮刀傾角和打印速度,從而能確保陶瓷件層間可靠粘結(jié)、表面光潔和高打印效率,并可打印梯度組織陶瓷件。因此,與DLP式陶瓷3D打印機相比較,有更好的工藝性和材料適應(yīng)性。
3D打印陶瓷器件的梯度組織微觀照片:

3D陶瓷打印機打印案例:
1、氧化鋯陶瓷義齒:

打印氧化鋯陶瓷牙冠精度:采用德國ATOS光學(xué)掃描儀,對打印并脫脂燒結(jié)的氧化鋯陶瓷牙冠與設(shè)計牙冠比對表明,其關(guān)鍵內(nèi)腔形貌尺寸誤差小于41微米。

2、人體骨骼:

3、三維貫通多孔陶瓷件(孔徑小于0.10mm)

4、飛機發(fā)動機器件

5、機械零件

6、裝飾件

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