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3d打印的陶瓷和普通的陶瓷(一文简述陶瓷3D打印技术)

3d打印的陶瓷和普通的陶瓷(一文简述陶瓷3D打印技术)

知名市场研究公司MARKETS ANDMARKETS(MM)发布的调查报告显示,全球3D打印陶瓷市场规模预计将从2016年的2780万美元增长到2021年的1.315亿美元,年复合增长率(CAGR)为29.6%。

报告还显示,截至目前,3D打印陶瓷市场份额最大的地区仍然是北美,预计将继续领先;其次是欧洲,而亚太地区有望后来居上,在未来五年内享有全球最高的增长率。陶瓷3D打印市场发展潜力巨大,主要包括3D打印用陶瓷粉体材料市场、3D打印用陶瓷制品市场以及相关设备和技术市场。

3D陶瓷打印技术详解

陶瓷零件的3D打印包括配置陶瓷浆料、绘制三维模型并切片、3D打印成型、烧结等过程。它可以根据计算机图形数据,通过添加材料直接生成任意形状的物体,简化产品的制造程序,缩短开发周期,提高效率,降低成本。

3D打印陶瓷工艺

目前,陶瓷3D打印成型技术可分为喷墨打印技术(IJP)、熔融沉积技术(FDM)、分层实体制造技术(LOM)、选择性激光烧结技术(SLS)和立体光固化技术(SLA)。将这些技术打印的陶瓷坯体经过高温脱脂和烧结,可以得到陶瓷零件。根据使用的成型方式和原材料的不同,每种印刷技术都有各自的优缺点,发展水平也不同。

1熔融沉积建模(FDM)

熔融沉积成型法是由美国学者Scott Crump于1988年开发成功的。它以热塑性细丝为原料,通过一个可以在X-Y方向移动的液化器将细丝熔化,然后从喷嘴喷出。根据所涉及零件每层的形状,逐行逐层堆叠零件。FDM使用的原料有聚丙烯、ABS浇铸石蜡等。

FDM具有成本低、结构简单、原材料利用率高、无有毒气体和化学污染等优点,但也存在制备的原型表面条纹明显、垂直于截面方向强度低、成型速度相对较慢、喷嘴易堵塞、维修不便等缺点。

2直接书写自由形式(DIW)

直写自由成型技术,将陶瓷制备成具有固化特性的陶瓷悬浮液,由计算机控制的Z轴上的浆料输送装置在X-Y平面内运动,同时陶瓷悬浮液从针中挤出,在pH值、光和热辐射等固化因素的作用下固化,逐层堆积形成陶瓷零件毛坯。

DIW无需紫外光和激光辐射,常温成型;它具有制备高致密烧结体的优点,但也存在悬浮液稳定性差、水基陶瓷贮存期短的缺点。有机陶瓷浆料稳定性高,保存期长,但需要增加低温出胶工序,制造成本高。

3喷墨打印技术(IJP)

喷墨打印是由布鲁内尔大学的Evans和Edirisingle发明的。它是将含有纳米陶瓷粉末的悬浮液直接从喷嘴喷出,沉积陶瓷零件。目前使用的陶瓷材料有ZrO2、 TiO2、 al2o 3等。

IJP成型原理简单,打印头成本低,易于产业化。但喷墨打印头堵塞,打印高度受限,无法打印内部多孔结构模型。还要求粉末粒度分布均匀,流动性好,高温下化学性质稳定。回顾黄浩宇

标签:陶瓷D零件


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