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          3D打印陶瓷

          來源:托托科技(蘇州)有限公司   2024年09月25日 16:02  

          陶瓷是一種傳統(tǒng)的無機材料,精美實用,常由非金屬氧化物 (如氧化鋁、氧化硅等)和其他添加劑經(jīng)過高溫燒結而成,已經(jīng)有上千年的歷史。陶瓷材料具有很高的硬度、耐磨性、耐高溫、化學腐蝕以及良好的絕緣性能,被廣泛應用于航空航天、汽車、電子、醫(yī)療等領域。硬而脆的特點使陶瓷材料加工成形尤其困難,傳統(tǒng)陶瓷制備工藝只能制造簡單三維形狀的產(chǎn)品,而且成本高、周期長。

           

          陶瓷3D打印技術的發(fā)展使復雜陶瓷產(chǎn)品制備成為可能,3D打印技術所具有的操作簡單、速度快、精度高等優(yōu)點給陶瓷制備行業(yè)注入了新的活力。

           

          一、3D打印陶瓷的發(fā)展背景

           

          陶瓷3D打印可以制備結構復雜、高精度的多功能陶瓷,在建筑、工業(yè)、醫(yī)學、航空航天等領域有著廣泛的應用,在陶瓷型芯、骨科替代物、催化器等方向具有良好的應用前景,將給我們的生活帶來巨大改變。

           

          R-C 

           

          3D打印陶瓷市場當前的客戶群體大都來源于航空航天和國防行業(yè),二者均對陶瓷制品(例如航天器的隔熱瓦)有著巨大的需求。

           

          其次就是生物醫(yī)療領域,在這個領域中陶瓷多被應用于制造如義齒、手術器械、人體義肢、人工關節(jié)等醫(yī)療用品,因為通過3D打印技術可以準確的獲得患者的身體數(shù)據(jù),以此更好的為患者定制所需的醫(yī)療用品,同時具有較好的生物兼容性。

           

          由于3D打印的陶瓷漿料制備難度較大,陶瓷粉體與結合劑的比例、pH值、顆粒尺度和漿料的流變性等都對陶瓷制品的性能有著很大的影響,因此該技術在實際應用方面還有很大的進步空間。

           

          陶瓷3D打印技術有著傳統(tǒng)技術所不能替代的優(yōu)勢,相信隨著陶瓷漿料制備技術的不斷提升,陶瓷3D打印技術會與生物醫(yī)療領域有更緊密的結合。

           

          二、 材料及應用


          陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕等特性,是三大固體材料之一。目前陶瓷3D打印制備的主要材料有氧化鋁、氧化鋯、磷酸鈣等。

           

          3d打印陶瓷-總.jpg

          織雀®系列3D光刻設備打印的陶瓷樣品

           

          陶瓷3D打印的流程分為以下步驟:

           

          1、3D打印成形

          使用3D打印技術使陶瓷零件成形,得到特定形狀結構的陶瓷坯體。

           

          2、坯體后處理

          對陶瓷坯體進行清洗、表面增強、修復、干燥等后處理,使坯體的強度、精度等性能達到要求,有利于之后的熱處理環(huán)節(jié)。

           

          3、陶瓷脫脂和燒結工藝

          將完好的坯體放入爐子中,按照設定好的溫度制度、焙燒氣氛和壓力進行熱處理。這個過程分為兩個階段:加熱到500℃以上脫去坯體中的有機物,這是非常容易出現(xiàn)缺陷的時期;加熱到1000℃以上實現(xiàn)致密化、形成陶瓷,這是晶粒長大、晶界形成、實現(xiàn)陶瓷強度的過程,決定著制品的最終性能。

           

          燒結完成并冷卻后,便可得到最終的陶瓷3D打印成品。

           

          三、織雀®系列3D打印設備


          針對超高精度3D打印技術發(fā)展的市場需求,托托科技自主研發(fā)織雀®系列3D光刻設備,旨在為微納加工領域帶來革命性的技術進步。該設備融合了光刻技術和精密的制造工藝,涵蓋1 μm到5 μm的光刻精度。針對多光刻精度需求,設計了自由切換多種精度模式(1 μm / 2 μm / 5 μm)系列設備,為用戶提供了更大的靈活性和選擇空間。

          除了高精度光刻能力外,織雀®系列3D光刻設備還支持多種樹脂和陶瓷材料的打印,適用于各種應用場景,尤其適合于新材料的開發(fā)和研究。其對準駁接打印功能支持在已有樣品上進行打印變得更加簡便高效,特別適用于微納3D打印與柔性電子器件結合領域。打印設備最小可加工料池體積僅15 ml,加工幅面可達100 mm x 100 mm,使其具備了出色的小型化設計和空間利用率。

          這款設備的問世,標志著微納加工領域邁向了一個全新的階段。

          3D光刻機.png

          織雀®系列3D光刻設備產(chǎn)品亮點:

          光刻精度高達1μm

          多精度自由切換(1μm / 2μm / 5μm)

          支持多種樹脂/陶瓷材料打印(適合新材料開發(fā))

          支持在已有樣品上進行對準駁接打印

          全畫幅聚焦掃描

          最小可加工料池體積15 ml

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