陶瓷以其较高的死板强度和硬度、杰出的化学安稳性以及优异的声光电磁热等个性,被广博利用于化工、死板、电子、航空航天和生物医学等周围。古板陶瓷成立工艺平时将陶瓷粉末和粘结剂等同化,通过打针成型、模压、流延、凝胶注模等措施制成所需形势。制得的生坯再经由高温脱脂和烧结等工艺进一步致密化。但古板成立工艺必要模具、全部分娩周期较长,且无法成型具有高度庞大布局的陶瓷零件。别的,因为陶瓷具有极高硬度和脆性,使其加工特殊穷苦。而3D打印技艺具有智能、无模、严紧、高庞大度的成立才能,为陶瓷零件成立供给了全新思绪。

遵照差别的陶瓷3D打印成型道理,可分为基于挤出成型道理的线材熔融浸积制型技艺(FDM)、粉末挤出打印技艺(PEP)和浆料直写技艺(DIW);基于光敏聚集成型道理的立体光固化技艺(SLA)、数字光处置技艺(DLP)和双光子聚集技艺(TPP);基于粉末粘接成型道理的喷墨打印技艺(IJP)和三维印刷技艺(3DP);基于粉末烧结成型道理的拔取性激光烧结技艺(SLS)和拔取性激光熔化技艺(SLM)。

而陶瓷3D打印质料则可分为粉末、颗粒、浆料和线材。闭键有氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氮化硼、TCP、羟基磷灰石等。陶瓷3D打印正在航空航天、核能、半导体成立、医疗植入、光学传感及高温耐磨件等周围都有着绝顶广博的利用。

本文拔取DLP与PEP两种差别陶瓷打印工艺举行梳理,旨正在足够散采差别技艺潜力,变成上风互补,探求利用伸长点。苛苛来说,3D打印仅仅是陶瓷零件成立工艺中的一个成形进程。最终零件职能还要有赖于质料制备和脱脂烧结等工艺。为了获取更高零件职能,能够还必要跟后处置工艺(如分泌和等静压)等连结起来。而基于光敏聚集成型的3D打印技艺正在成型精度、零件外观质地和死板职能等方面均显露出较大上风,因而平时被以为是各式陶瓷3D打印工艺中具有宽敞前景的一类工艺。


目前正在市道上闪现的贸易化陶瓷3D打印兴办中,闭键以DLP打印机的的利用较为普及。其正在兴办本钱及制备严紧陶瓷件方面比拟SLM等必要高能量激光器的兴办都具有明显上风。而PEP则是由升华三维推出的一种3D打印连结古板烧结工艺的间接增材技艺,其外现了3D打印机动成型与古板粉末冶金成熟后处置工艺上风,通过3D打印机制备庞大布局形势,再通过脱脂烧结工艺举行后处置,最终获取致密且职能相似性好的陶瓷布局件。DLP与PEP都具有其特殊的上风,但也存正在着明明的分别点,闭键显露正在:
成型道理:PEP技艺基于粉末挤出,而DLP技艺基于光固化,两者正在成型道理上存正在素质区别;
质料拔取:PEP技艺可实用于金属和陶瓷粉末质料,DLP技艺则实用于以光敏树脂质料行为基料,可拔取的质料有限;
本钱和保卫:PEP技艺兴办本钱较低,保卫简单,而DLP技艺能够必要更庞大的光源和光学编制,保卫相对庞大;
打印速率和精度:PEP采用点-线-面形式成型,而DLP技艺采用数字光逐层固化形式成型,正在打印速率和精度上具有上风,额外适合细腻细节的打印;
利用限度:PEP技艺适合庞大形势的大尺寸陶瓷布局件成立,DLP技艺则更适合细腻布局陶瓷部件的火速成立。
差别途径D打印技艺正在利用侧要点也会存正在差别。如行使IJP和3DP适合成立致密或众孔陶瓷零件,DIW和FDM工艺则实用于打印镂空点阵陶瓷布局。DLP技艺正在纤细布局、尺寸精度和外观质地方面显露优异,适合对这些特质哀求较高的利用,如正在齿科、电子器件、首饰、玩具等都具有利用上风。而PEP技艺正在本钱效益、质料适宜性、和与古板工艺契合方面更具上风,额外适合如深色陶瓷质料(如碳化硅、氮化硅)的大尺寸布局件的增材。可是必要填充注脚的是,利用场景除了成型技艺的影响外,质料才是要害,无论哪种技艺途径,最终都能够界说成是正在为差别陶瓷质料的利用场景供给工艺接济。


PEP技艺正在大尺寸的高职能布局陶瓷、内部众孔庞大布局陶瓷和陶瓷基复合质料等利用开采方面独具上风。别的,PEP技艺的一个明显特质是正在于或许机动地行使各式陶瓷粉末原料,希望正在航空装置、空间技艺、核工业、邦防、光伏半导体、生物医疗等周围的更众陶瓷质料上得以深度开采和利用拓展。纵然打印件外观光洁度有限,但精度低和外观质地低等错误正在生物陶瓷支架利用方面,也许能够转动为对这些部件有利的布局个性。
PEP技艺目前已正在空间反射镜、高温炉具、热换取器、晶圆载具、天线罩、过滤催化器、人工骨等陶瓷利用方面有着较成熟的案例。同时PEP技艺因其绿色环保和可接连成长的个性,有助于裁汰能源破费和处境污染,切合目下成立业的环保趋向,商场潜力强壮。