陶瓷材料作为三大固体材料之一,因其具有高的弯曲强度、良好的化学稳定性、高硬度和耐高温等特点而广泛应用于航空航天、工业制造和生物医疗等领域。然而,采用传统方法制备的陶瓷,普遍存在加工困难、难以制备复杂形状的问题。新兴的3D打印技术为高性能陶瓷的成形制造提供了无限发展空间,突破了传统陶瓷加工和生产的技术瓶颈,为陶瓷关键零部件的应用开辟了新的途径,为解决传统制造问题和挑战提供了全新可能。

陶瓷3D打印技术作为一种先进的制造技术,具有材料利用率高、制造灵活性强、数字化程度高等优势,该技术完全脱离了传统陶瓷甚至现代陶瓷制造工艺,化繁为简,制作步骤大致可分为:原料配制模型设计数据载入坯体打印坯体清洗干燥处理脱脂与烧结等若干工序,大幅减少了陶瓷产品的生产周期和生产成本,适用于小批量、复杂结构的陶瓷零件制造,已在航空航天、珠宝首饰、能源电子、石油化工和生物医学等领域展开应用。

中瑞科技自主研发的iAMC200陶瓷3D打印设备,同时适用于科学研究和工业生产的需求,为复杂结构陶瓷零部件的快速制造提供了整体解决方案。

目前,陶瓷光固化3D打印的材料主要有氧化锆、氧化铝和羟基磷灰石等。

应用 前景

1航空航天航空发动机作为航天飞行器的核心部件,决定发动机关键性能的涡轮叶片成为研发重点,通过复杂气冷内腔结构改善涡轮叶片散热能力已成为先进发动机制造的关键。陶瓷立体光刻3D打印技术克服了传统方法中需要模具、排胶时间长、工艺复杂,坯体表面易起皮等问题,实现了传统工艺无法完成的高复杂结构陶瓷产品的生产,给航空航天涡轮发动机和燃气轮机中的高复杂结构的陶瓷叶片型芯提供了完美的解决方案,可以快速、低成本的实现小批量系列的复杂结构陶瓷型芯的生产。航空发动机陶瓷型芯2生物医疗在临床口腔修复上,氧化锆凭借其优异的力学性能、良好的生物相容性、更好的美学表现以及完美的X线阻射特性,成为齿科固定修复领域理想的修复材料。氧化锆全瓷冠是一种型面复杂且精度要求极高的不规则曲面拟合体,基于光固化原理的陶瓷3D打印技术能满足氧化锆全瓷冠精准、个性化和复杂结构构建的基本要求,为口腔种植修复领域提供新的发展方向。氧化锆全瓷冠在医疗临床骨科植入物上,相比金属材料,生物陶瓷能够显著降低植入物的磨损率,具有良好的生物相容性和耐腐蚀性,是能满足长期使用要求的植入物材料。陶瓷立体光刻3D打印技术满足活性或惰性陶瓷植入物形性一体化制造要求,可实现孔隙率可控、孔道结构贯通、外形与骨缺损区域相匹配的复杂制造,将陶瓷植入物3D打印从几何外形定制推进到性能定制时代。氧化铝多孔结构3工业制造陶瓷3D打印在设备和材料要求方面具有高度的通用性,被认为是迄今为止最为流行和最有前途的制造高性能陶瓷的增材制造技术之一。陶瓷3D打印的优势在于能够极大地提高设计自由度,成型材料多样化,满足电子陶瓷器件、多孔陶瓷过滤器、催化载体等工业陶瓷零件的无模制造。氧化锆工业零件拓扑优化支架4珠宝首饰陶瓷3D打印技术对珠宝首饰行业带来的改变不仅仅是提高效率,技术力对设计美学的影响、对制造流程的改造以及对珠宝材质的丰富,极大拓宽了3D打印技术在珠宝首饰领域的应用范畴,其优势在于可以让设计师随心所欲地设计出各种精美的形状,满足不同人群对个性化珠宝首饰的需求。陶瓷高温模具珠宝首饰奢侈品随着科技的不断进步与发展,陶瓷3D打印技术未来大有可为,中瑞科技将不断精进陶瓷3D打印技术的研究,聚焦陶瓷3D打印技术应用趋势,持续创新,实现高品质陶瓷零部件的规模化生产,引领并推动增材制造技术不断突破和发展,为中国制造加速迈向智能制造赋能。