中國粉體網訊  陶瓷材料具有優(yōu)良高溫性能、高強度、高硬度、低密度、好的化學穩(wěn)定性，在航天航空、汽車、生物等行業(yè)得到廣泛應用，而陶瓷難以成型的特點又限制了它的使用，尤其是復雜陶瓷制件的成型均借助于復雜模具來實現(xiàn)。增材制造技術的出現(xiàn)為陶瓷制件成型提供了新的途徑。增材制造，又稱3D打印，其打印技術主要有噴墨打印技術（IJP）、熔化沉積成形技術（FDM/FDC）、光固化成形技術（SLA/DLP）、分層實體制造技術（LOM）、激光選區(qū)熔化技術/激光選區(qū)燒結技術（SLM/SLS）、三維打印成形技術（3DP）、漿料直寫成形技術（DIW）等。

(圖片來源：沈陽自動化研究所)

陶瓷光固化3D打印技術的研究始于20世紀90年代，盡管與聚合物和金屬材料相比，陶瓷光固化產業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅速，國內外越來越多的研究者進行陶瓷光固化3D打印設備及材料的研究。不僅因為陶瓷材料的性能優(yōu)異，應用前景廣泛，也因為光固化陶瓷3D打印技術相比于其他陶瓷增材制造方法，打印精度高，并且在制備復雜形狀以及高精度大型零部件方面有很大的優(yōu)勢。

陶瓷光固化技術是將陶瓷粉末加入可光固化的溶液中，通過高速攪拌使陶瓷粉末在溶液中分散均勻，制備高固相含量、低粘度的陶瓷漿料，然后使陶瓷漿料在光固化成型機上直接逐層固化，累加得到陶瓷零件素坯，再通過后續(xù)的加熱脫脂工藝，將坯體零件中作為粘接劑的有機成分通過高溫排除，得到零件素坯后，進行燒結工藝，得到致密化的陶瓷零件，如下圖所示。

光固化3D打印陶瓷制備流程圖

想要獲得理想質量的打印零件需要提高陶瓷漿料中的固含量，同時需要有良好的固化特性。漿料的穩(wěn)定性指標要求漿料能長期儲存而不沉淀、基體材料不變質不揮發(fā)。

近日，中國科學院沈陽自動化研究所在陶瓷增材制造技術新領域取得新的研究成果，提出了一種光固化數學模型，用于分析研究立體光刻（SLA）零件的成型質量；發(fā)現(xiàn)前驅體陶瓷漿料在增材制造過程中存在固化缺陷，并提出了改善方法。該研究成果發(fā)表于JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY。

沈陽自動化所工藝裝備與智能機器人研究室提出一種光固化數學模型，用于分析在不同點搭接率、線搭接率和面搭接率下，零件整體光固化中不同固化質量布局和缺陷形成規(guī)律；通過實驗驗證的方法，進一步提出結合漿料參數與設備參數相匹配的方法，從而改善陶瓷增材制造過程中的缺陷問題。

目前，沈陽自動化所擁有了國內先進的陶瓷增材制造能力，具備高精度成型的立體光刻工藝、材料熱重分析儀器、溫控精準的1700度高溫電爐和真空脫脂爐等設備，能夠形成一條基于數字光固化成型的陶瓷產品制備的工藝鏈，自主研發(fā)和設計不同復雜形狀的陶瓷零件。

參考來源：沈陽自動化研究所、中國粉體網

（中國粉體網編輯整理/山川）

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