中國(guó)粉體網(wǎng)訊 陶瓷材料具有優(yōu)良高溫性能、高強(qiáng)度、高硬度、低密度、好的化學(xué)穩(wěn)定性，在航天航空、汽車、生物等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，而陶瓷難以成型的特點(diǎn)又限制了它的使用，尤其是復(fù)雜陶瓷制件的成型均借助于復(fù)雜模具來實(shí)現(xiàn)。增材制造技術(shù)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(shù)主要有噴墨打印技術(shù)（IJP）、熔化沉積成形技術(shù)（FDM/FDC）、光固化成形技術(shù)（SLA/DLP）、分層實(shí)體制造技術(shù)（LOM）、激光選區(qū)熔化技術(shù)/激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)（SLM/SLS）、三維打印成形技術(shù)（3DP）、漿料直寫成形技術(shù)（DIW）等。
(圖片來源：沈陽自動(dòng)化研究所)
陶瓷光固化3D打印技術(shù)的研究始于20世紀(jì)90年代，盡管與聚合物和金屬材料相比，陶瓷光固化產(chǎn)業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)外越來越多的研究者進(jìn)行陶瓷光固化3D打印設(shè)備及材料的研究。不僅因?yàn)樘沾刹牧系男阅軆?yōu)異，應(yīng)用前景廣泛，也因?yàn)楣夤袒沾?D打印技術(shù)相比于其他陶瓷增材制造方法，打印精度高，并且在制備復(fù)雜形狀以及高精度大型零部件方面有很大的優(yōu)勢(shì)。
陶瓷光固化技術(shù)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(jī)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(jī)成分通過高溫排除，得到零件素坯后，進(jìn)行燒結(jié)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(zhì)量的打印零件需要提高陶瓷漿料中的固含量，同時(shí)需要有良好的固化特性。漿料的穩(wěn)定性指標(biāo)要求漿料能長(zhǎng)期儲(chǔ)存而不沉淀、基體材料不變質(zhì)不揮發(fā)。
近日，中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所在陶瓷增材制造技術(shù)新領(lǐng)域取得新的研究成果，提出了一種光固化數(shù)學(xué)模型，用于分析研究立體光刻（SLA）零件的成型質(zhì)量；發(fā)現(xiàn)前驅(qū)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(dòng)化所工藝裝備與智能機(jī)器人研究室提出一種光固化數(shù)學(xué)模型，用于分析在不同點(diǎn)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(zhì)量布局和缺陷形成規(guī)律；通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，進(jìn)一步提出結(jié)合漿料參數(shù)與設(shè)備參數(shù)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(dòng)化所擁有了國(guó)內(nèi)先進(jìn)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(zhǔn)的1700度高溫電爐和真空脫脂爐等設(shè)備，能夠形成一條基于數(shù)字光固化成型的陶瓷產(chǎn)品制備的工藝鏈，自主研發(fā)和設(shè)計(jì)不同復(fù)雜形狀的陶瓷零件。
參考來源：沈陽自動(dòng)化研究所、中國(guó)粉體網(wǎng)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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