史上最全的陶瓷材料3D打印技术解析
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3D 喷墨瓷片生产工艺及卖点3D喷墨瓷片陶瓷生产工艺核心的陶瓷印花技术,历经了三次重大技术跨越,即:丝网印花、辊筒印花、喷墨印花第一代陶瓷印花技术丝网印花:是一种平面印刷,不能印刷到产品的边缘,不能实现对瓷砖凹凸造面印刷,因此很难达到表面的多元、立体效果。
丝网印花最大的特点是每一款花色中的每片砖的图案都是一模一样,没有自然的过渡变化,且立体感较差,显得生硬呆板。
第二代陶瓷印花技术辊筒印花:是一种柔性印刷,其突破在于可以实现凹凸面的印刷,从而使砖的表面层次更加丰富,对自然的仿真度更高。
在辊筒印花机上对版对位,进行随机印花(最大在1.44 m 的范围内),令产品的花色图案变幻无穷,不论在图案色彩、精度、层次感方面都比丝网印花优越。
临募石材、木材等天然材质的纹理栩栩如生、唯妙唯俏。
3D 高清喷墨瓷片系列产品源于全球领先数码喷墨印花技术(Reveal Imaging),智能尖端电脑控制高精还原,精确读取图像喷墨颜色,表现细致入微,改变了传统的接触式压力印刷,实现了与砖面不接触的凌空印刷。
这种技术不仅印刷凹凸面、斜面无障碍,而且纹理不会重复叠印,随机性使得每片砖的纹理均不一样,纹理的变化更丰富,仿真效果更佳,达到产品一片一景的效果,该技术的运用,创造陶瓷史上一个新的纪元!6 大优势1、6 色Reveal Imaging 技术是采用的国际先进 6 色喷头,比目前行业内 4 色喷头颜色更加丰富,色彩更加艳丽,绝色一世。
2、50 米Reveal Imaging 技术可使纹理不重叠的印刷范围最长可达50 米,比辊筒印花技术多出48.56 米,纹理变化性更大,真正实现天然仿石。
3、360 解析度Reveal Imaging 技术可使图像解析度高达360 dpi (点/英寸),纹理层次更好,清晰度更高,立体感更强。
而辊筒印花技术目前的解析度一般为100~150 dpi。
4、1.2×50 米Reveal Imaging 技术可以载入图像 1.2×50 米,纹理的变化范围大,更能体现整体的铺贴效果自然。
3d打印陶瓷排胶烧结技术
3D打印陶瓷排胶烧结技术是一种利用3D打印技术制造陶瓷制品的工艺。
该技术通常包括以下步骤:
1. 原料准备:选择合适的陶瓷粉末作为原料,并进行粉末预处理,如筛选、干燥等。
2. 设计与建模:使用计算机辅助设计(CAD)软件进行设计,并生成3D模型。
3. 打印:将设计好的3D模型导入到3D打印机中,通过控制打印头的运动和喷嘴的喷射,逐层将陶瓷粉末粘结在一起,形成所需的形状。
4. 排胶:打印完成后,将制造的陶瓷模型从打印机中取出,并进行排胶处理。
这一步主要是将模型表面的支撑结构或多余的材料去除。
5. 烧结:将排胶后的陶瓷模型放入烧结炉中进行烧结。
烧结过程中,陶瓷粉末颗粒之间发生结合,形成致密的陶瓷材料。
6. 补充烧结:对于一些复杂的陶瓷制品,可能需要进行多次烧结,以获得更高的密度和强度。
通过3D打印陶瓷排胶烧结技术,可以实现复杂形状的陶瓷制品的快速制造,并且可以根据需要进行个性化定制。
这种技术在陶瓷制品的设计与生产中具有广泛的应用前景,可以应用于陶瓷工艺、建
筑装饰、生物医学领域等。
陶瓷3d打印技术原理
陶瓷3D打印技术是近年来发展起来的新兴技术之一。
它的出现创
造了新的工艺和解决方案,可以应用于生产各种复杂形状的陶瓷制品。
下面就来介绍一下陶瓷3D打印的技术原理。
1. 数字化设计
首先,对于要打印的陶瓷制品需要进行数字化设计。
设计师可以使用CAD软件进行设计,制作出来的三维模型将会作为数字化文件用于打印。
2. 打印
在数字化设计之后,就需要通过3D打印机进行打印了。
陶瓷3D打印
机采用的是生物陶瓷材料,通过高温烧结制成。
打印机在超细粘土层
和生物陶瓷材料之间交替堆叠,逐层构建出来要打印的陶瓷制品。
3. 烧结
陶瓷3D打印的最后一步是烧结,就是将打印好的陶瓷制品放入高温炉
中进行加热。
这个过程中,生物陶瓷材料中的有机物质会被分解,而
细粘土则被烧结成坚硬的陶瓷制品。
经过这个步骤,打印出的陶瓷制
品就不会再发生变形或破裂了。
陶瓷3D打印技术的原理主要就是数字化设计、打印和烧结三个步骤。
通过这种技术,可以实现对于复杂形状的陶瓷制品的快速制造,同时也避免了传统制造陶瓷制品的一些缺陷。
精心整理史上最全的陶瓷材料3D打印技术解析南极熊3D打印网2017-07-11现在已经陆续出现一些陶瓷3D打印机,价格100万到500万人民币的都有。
南极熊希望下文可以给读者带来全面的认识。
“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。
传统数控制造一般是在原材料基础上,使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法,去除多余体模型,而后用分层软件对其进行分层处理,即将三维模型分成一系列的层,将每一层的信息传送到成型机,通过材料的逐层添加得到三维实体制件。
跟传统模型制作相比,3D打印具有传统模具制作所不具备的优势:1.制作精度高。
经过20年的发展,3D打印的精度有了大幅度的提高。
目前市面上的3D打印成型的精度基本上都可以控制在0.3mm以下;2.制作周期短。
传统模型制作往往需要经过模具的设计、模具的制作、制作模型、修整等工序,制作的周期长。
而3D打印则去除了模具的制作过程,使得模型的生产时间大大缩短,一般几个小时甚至几十分钟就可以完成一个模型的打印;3.可以实现个性化制作。
3D打印对于打印的模型数量毫无限制,不管一个还是多个都可以以相同的成本制作出来,这个优势为3D打印开陶瓷材料烧结性能非常重要,陶瓷颗粒越小,表面越接近球形,陶瓷层的烧结质量越好。
陶瓷粉末在激光直接快速烧结时,液相表面张力大,在快速凝固过程中会产生较大的热应力,从而形成较多的微裂纹。
目前,陶瓷直接快速成型工艺尚未成熟,国内外正处于研究阶段,还没有实现商品化。
目前,比较成熟的快速成型方法有如下几种:分层实体制造(简称LOM);熔化沉积造型(简称FDM);形状沉积成型(简称SDM);立体光刻(简称SLA);选区激光烧结(简称SLS);喷墨打印法(简称IJM)。
2.1分层实体制造(LOM)分层实体制造采用背面涂有热熔胶的薄膜材料为原料,用激光将薄膜依次切成零件的各层形状叠加起来成为实体件,层与层间的粘结依靠加热和加压来实现。
LOM最初使用的材料是纸,做出的部件相当于木和面LOMLOMABS末和有机粘结剂相混合,用挤出机或毛细血管流变仪做成丝后用FDM设备做出陶瓷件生胚,通过粘结剂的去除和陶瓷生胚的烧结,得到较高密度的陶瓷件。
社科文化陶瓷3D打印技术在现代陶瓷制作中的应用温艳萍(泉州市德化一碗清水陶瓷工艺有限公司,福建,泉州 362500)摘 要:近年来,随着科学技术的不断发展,现代陶瓷制作呈现更技术化的潮流。
陶瓷3D打印技术作为一项新型的技术手段,对现代陶瓷制作起到了非常好的效果。
通过3D打印技术的应用,可以大量减少陶瓷制品的成型时间,有效的简化了陶瓷制作的步骤,也让陶瓷制作更容易被学习。
因此,研究和探讨陶瓷3D打印技术在现代陶瓷制作中的应用是非常有必要的。
本文从陶瓷3D打印技术的内涵出发,分析了其在陶瓷制作各个方面的具体应用,并探讨了运用陶瓷3D打印技术进行现代陶瓷制作所带来的效果。
关键词:3D打印技术;材料;成型;装饰一、陶瓷3D打印技术内涵分析陶瓷3D打印技术是以数字模型文件为基础,以陶瓷粉末或者陶瓷浆料作为主要原材料,通过逐层打印的有效方式来构造物体的技术。
该技术的运用给现代陶瓷制作带来了极大的方便。
本文主要研究了陶瓷3D打印技术的具体应用及优势。
二、陶瓷3D打印技术在现代陶瓷制作中的具体应用陶瓷3D打印技术在现代陶瓷制作中的具体应用包括以下几个方面:陶瓷3D打印技术在材料方面的具体应用;陶瓷3D打印技术在成型方面的具体应用;陶瓷3D打印技术在装饰方面的具体应用。
1、陶瓷3D打印技术在材料方面的具体应用传统陶瓷原料包括粘土、石英、长石等等,而粘土是其成型的主要原材料,而各地的粘土性能不同,导致各地的陶瓷产品制作配方和工艺各不相同。
而陶瓷3D打印技术的使用,可以大大改善材料的性能及制备的工艺。
因为陶瓷3D打印,其原材料主要是陶瓷粉末,省去了大量的工艺,简化制备流程,让原料选择也更加广泛。
同时在3D打印中,还可以在原材料中加入其他成分,增加不同的效果,让产品的艺术效果更好。
2、陶瓷3D打印技术在成型方面的具体应用传统陶瓷制作过程主要是人为进行制作,成型产品主要以三维形状为主,要想更加复杂的形状,就需要大量的人力和时间,对于时间和成本的消耗巨大,即便如此也不能完成更加复杂的产品。
略谈3D打印在陶瓷生产中的应用3D打印技术是一种通过逐层堆叠材料来制造物体的先进制造技术,它可以应用于各种不同的材料,包括塑料、金属和陶瓷等。
在陶瓷生产领域,3D打印技术的应用正在日益受到关注,并为陶瓷制造业带来了许多新的机遇和挑战。
本文将重点讨论3D打印在陶瓷生产中的应用,并探讨其对传统陶瓷制造业的影响。
我们需要了解一下陶瓷制造中存在的一些挑战。
传统陶瓷制造工艺需要经过复杂的成型、干燥、烧结等工序,整个过程需要大量的人力和时间,并且在制造过程中容易产生浪费。
而3D打印技术可以通过数字化设计和快速成型的特点,大大减少了制造过程中的时间和浪费,并且可以实现更加个性化和复杂的设计。
在陶瓷制造中,3D打印技术可以应用于多个方面。
首先是陶瓷原型制造。
传统的陶瓷原型制造需要经过复杂的模具制作和成型工艺,而利用3D打印技术可以直接将设计好的模型数字化,并通过3D打印技术快速成型,大大提高了原型制造的效率和灵活性。
在陶瓷产品的个性化定制方面,3D打印技术也有着巨大的优势。
传统的陶瓷制造对于产品的个性化需求往往难以满足,而利用3D打印技术可以根据客户的需求直接定制各种各样的陶瓷制品,提高了产品的差异化竞争力。
3D打印技术还可以在陶瓷材料的研发和生产过程中发挥重要作用。
传统的陶瓷材料无法实现复杂的内部结构和空腔设计,而3D打印技术可以实现复杂结构和空腔设计,进一步拓展了陶瓷材料的应用范围。
通过3D打印技术,可以实现陶瓷材料的精准成型和微观结构控制,提高了陶瓷材料的性能和品质。
虽然3D打印技术在陶瓷制造中有着诸多优势和应用前景,但在实际应用中还存在一些问题和挑战。
首先是材料的选择和性能控制。
目前市面上的陶瓷3D打印材料种类较少,而且存在成本高昂、性能差异大等问题,需要进一步研发和改进。
其次是工艺的控制和成型精度。
传统的陶瓷成型工艺经过多年的积累和改进,在成型精度和工艺控制上有着较为完善的技术体系,而3D打印技术在这方面还需要进一步改进和完善。
略谈3D打印在陶瓷生产中的应用1. 引言1.1 3D打印技术在陶瓷生产中的应用意义随着科技的不断发展,3D打印技术逐渐应用到了各个领域,包括陶瓷生产领域。
在传统的陶瓷制造过程中,往往需要依靠手工操作或大型设备进行生产,这不仅费时费力,还存在浪费资源的情况。
而引入3D打印技术可以有效解决这些问题,提高生产效率,降低生产成本。
通过3D打印技术,陶瓷制品可以根据设计师的需求进行个性化定制,大大拓展了设计空间,为陶瓷产品的创新提供了更多可能性。
3D打印技术可以实现复杂结构的陶瓷制品的生产,提高了制品的精准度和稳定性,进一步提升了产品质量和效果。
3D打印技术在陶瓷生产中的应用意义主要体现在提高生产效率、降低成本、拓展设计空间和提升产品质量等方面,为陶瓷产业带来了全新的发展机遇。
【字数要求2000字】。
1.2 陶瓷行业的现状与挑战陶瓷行业作为传统产业之一,在当今时代也面临着诸多挑战。
随着科技的不断进步和全球化的推进,陶瓷行业的竞争变得越来越激烈。
许多传统陶瓷企业面临着市场份额被新兴的陶瓷企业和外国品牌逐步蚕食的压力。
陶瓷产品的同质化严重,市场需求趋于饱和,企业需要不断创新以赢得市场。
陶瓷制造过程中的环境污染、资源浪费等问题也日益凸显,陶瓷行业需要更加注重可持续发展。
人工制造陶瓷产品的成本较高,影响了企业的竞争力。
2. 正文2.1 陶瓷制造中的传统工艺与局限性陶瓷制造自古以来就是一门历史悠久的工艺,传统的陶瓷制造工艺主要包括手工塑造、手工涂釉、手工烧制等环节。
这些传统工艺虽然经久不衰,但也存在着一些局限性。
传统的手工制作过程需要大量的人力物力,制作效率低下,生产周期长,且容易受到人为因素影响,造成产品质量不稳定。
传统的陶瓷制作方式也存在着浪费原材料的问题,因为手工制作往往难以达到精确的尺寸要求,造成很大的原料浪费。
传统陶瓷制作方式也存在着设计限制的问题,手工制作难以实现复杂的结构和细节,导致产品设计受到一定的限制。
略谈3D打印在陶瓷生产中的应用随着3D打印技术的发展和应用,其在各行业中的作用也越来越大,其中,3D打印在陶瓷生产过程中的应用也受到了广泛的关注。
在传统的陶瓷生产中,需要经过一系列的制作工艺,包括设计、制模、成型、烧制等,这些过程需要很长的时间和大量的人力物力投入。
而采用3D打印技术在陶瓷生产中,可以大大提高生产效率和产品质量。
以下是对3D打印在陶瓷生产中的应用的简要介绍。
1. 陶瓷模具制作传统的陶瓷模具制作需要手工雕刻,然而这个过程需要非常高的技能和精度,不仅时间成本高,而且效率低下。
3D打印技术可以通过数字化雕刻,快速制作高精度的陶瓷模具,使得模具制作更加便捷和高效。
同时,3D打印技术可以通过参数化设计,使得模具的制作更加灵活和多样化。
2. 个性化定制传统的陶瓷生产过程中,同一款式的产品需要生产大量,而个性化定制的需求被忽视。
而3D打印技术能够快速生产不同款式和规格的陶瓷产品,满足消费者的个性化需求。
同时,3D打印技术还可以将设计师的想法直接实现,促进了设计与生产的一体化。
3. 生产陶瓷硬度高、密度高的产品3D打印技术能够通过调整材料的比例和密度,生产出高硬度、高密度的陶瓷产品。
这意味着,通过3D打印技术制造的陶瓷产品具有更好的抗压强度和耐磨性,能够更好地满足消费者的需求。
4. 创造更多的设计可能性传统的陶瓷生产过程中,产品的设计和生产是分别完成的。
而3D打印技术能够实现设计和生产的一体化,设计师可以通过数字化的设计软件来实现创造更多有创意的设计,这种无垠性使得生产的陶瓷产品能够满足更广泛的人群需求。
5. 节省生产成本传统的陶瓷生产中,因为制作模具、雕刻成型都要经过大量的手工操作,生产成本非常高。
而采用3D打印技术则可以大大减少生产成本,生产效率高,能够提高利润和竞争力。
综上所述,3D打印技术在陶瓷生产中的应用,能够提高生产效率、降低生产成本、创造更多的设计可能性和实现个性化定制需求。
然而,这种技术还面临着材料和设备等方面的挑战,必须在这些方面不断改进,才能更好地为陶瓷生产带来更多的机会和优势。
关于陶瓷3D打印技术陶瓷是一种传统的无机材料,精美实用,已经有了上千年的历史。
硬而脆的特点使陶瓷材料加工成形尤其困难,传统陶瓷制备工艺只能制造简单三维形状的产品,而且成本高、周期长。
陶瓷3D打印技术的发展使复杂陶瓷产品制备成为可能,3D打印技术所具有的操作简单、速度快、精度高等优点给陶瓷注入了新的活力。
国外已有很多研究,出现了3DCeram、Lithoz等专注陶瓷3D打印的公司。
目前国内陶瓷3D打印技术还不够成熟,清华大学、西安交通大学等科研单位正在钻研,也涌现出了十维科技等敢于探索的企业。
材料及应用陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性,是三大固体材料之一。
目前陶瓷3D打印制备的主要有氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、磷酸钙陶瓷等。
用途广泛的陶瓷材料陶瓷3D打印可以制备结构复杂、高精度的多功能陶瓷,在建筑、工业、医学、航天航空等领域将会得到广泛的应用,在陶瓷形芯、骨科替代物、催化器等方向具有很好的应用前l,将给我们的生活带来巨大改变。
配料根据成形技术和最终的性能要求,选择合适的原材料,一般包括陶瓷粉末、粘结剂、添加剂,按一定比例混合均匀。
用于3D打印的陶瓷材料形态包括:浆料,陶瓷成分与其他溶剂及添加剂的混合物,通过物理、化学的方式成形;陶瓷丝材,用于熔融堆积工艺;陶瓷粉末,陶瓷粉末、矿化物、粘结剂等的混合物,用于&光烧结、粘接等;陶瓷薄片,片压成形、粘接。
3D打印成形使用3D打印技术实现陶瓷零件成形,得到特定形状结构的陶瓷坯&。
具体方法见后文对各种陶瓷3D打印成形技术的介绍。
坯体后处理对陶瓷坯体进行清洗、表面增强、修复、干燥等后处理,使坯体的强度、精度等性能达到要求,有利于之后的热处理环节。
脱脂和烧结将完好的坯体放入炉子中,按照设定好的温度制度、焙烧气氛和压力进行热处理。
这个过程分为两个阶段:加热到600多℃脱去坯体中的有机物,这是十分敏感容易硐秩毕莸慕锥危患尤鹊1000多℃实现致密化、形成陶瓷,这是晶粒长大、晶界形成、实现陶瓷强度的过程,决定着制品的最终性能。
史上最全的陶瓷材料3D打印技术解析南极熊3D打印网2017-07-11 现在已经陆续出现一些陶瓷3D打印机,价格100万到500万人民币的都有。
南极熊希望下文可以给读者带来全面的认识。
“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。
传统数控制造一般是在原材料基础上,使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法,去除多余材料,得到零部件,再以拼接、焊接等方法组合成最终产品。
而“增材制造”与之不同,无需原胚和模具,就能直接根据计算机图形数据,通过增加材料的方法生成任何形状的物体,简化产品的制造程序,缩短产生的研制周期,提高效率并降低成本。
陶瓷材料具有优良高温性能、高强度、高硬度、低密度、好的化学稳定性,使用其在航天航空、汽车、生物等行业得到广泛应用。
而陶瓷难以成型的特点又限制了它的使用,尤其是复杂陶瓷制件的成型均借助于复杂模具来实现。
复杂模具需要较高的加工成本和较长的开发周期,而且,模具加工完毕后,就无法对其进行修改,这种状况越来越不适应产品的改进即更新换代。
采用快速成型技术制备陶瓷制件可以克服上述缺点。
快速成型也叫自由实体造型,是20世纪60年代中期兴起的高兴技术。
1.陶瓷3D打印快速成型技术的本质是采用积分法制造三维实体,在成型过程中,先用三维造型软件在计算机生成部件的三维实体模型,而后用分层软件对其进行分层处理,即将三维模型分成一系列的层,将每一层的信息传送到成型机,通过材料的逐层添加得到三维实体制件。
跟传统模型制作相比,3D 打印具有传统模具制作所不具备的优势: 1.制作精度高。
经过20年的发展,3D 打印的精度有了大幅度的提高。
目前市面上的3D打印成型的精度基本上都可以控制在0.3 mm以下; 2. 制作周期短。
传统模型制作往往需要经过模具的设计、模具的制作、制作模型、修整等工序,制作的周期长。
而3D打印则去除了模具的制作过程,使得模型的生产时间大大缩短,一般几个小时甚至几十分钟就可以完成一个模型的打印;3. 可以实现个性化制作。
3D打印对于打印的模型数量毫无限制,不管一个还是多个都可以以相同的成本制作出来,这个优势为3D打印开拓新的市场奠定了坚实的基础;4. 制作材料的多样性。
一个3D 打印系统往往可以实现不同材料的打印,而这种材料的多样性可以满足不同领域的需要。
比如金属、石料、高分子材料都可以应用于3D 打印。
5. 制作成本相对低。
虽然现在3D 打印系统和3D 打印材料比较贵,但如果用来制作个性化产品,其制作成本相对就比较低了。
加上现在新的材料不断出现,其成本下降将是未来的一种趋势。
有人说在今后的十年左右,3D 打印将会走进普通百姓家里。
2 陶瓷3D打印的主要技术分类3D 打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一种粘结剂粉末所组成的混合物。
由于粘结剂粉末的熔点较低,激光烧结时只是将粘结剂粉末熔化而使陶瓷粉末粘结在一起。
在激光烧结之后,需要将陶瓷制品放入到温控炉中,在较高的温度下进行后处理。
陶瓷粉末和粘结剂粉末的配比会影响到陶瓷零部件的性能。
粘结剂分量越多,烧结比较容易,但在后处理过程中零件收缩比较大,会影响零件的尺寸精度,粘结剂分量少,则不易烧结成型。
颗粒的表面形貌及原始尺寸对陶瓷材料烧结性能非常重要,陶瓷颗粒越小,表面越接近球形,陶瓷层的烧结质量越好。
陶瓷粉末在激光直接快速烧结时,液相表面张力大,在快速凝固过程中会产生较大的热应力,从而形成较多的微裂纹。
目前,陶瓷直接快速成型工艺尚未成熟,国内外正处于研究阶段,还没有实现商品化。
目前,比较成熟的快速成型方法有如下几种:分层实体制造(简称LOM);熔化沉积造型(简称FDM);形状沉积成型(简称SDM);立体光刻(简称SLA);选区激光烧结(简称SLS);喷墨打印法(简称IJM)。
2.1分层实体制造(LOM)分层实体制造采用背面涂有热熔胶的薄膜材料为原料,用激光将薄膜依次切成零件的各层形状叠加起来成为实体件,层与层间的粘结依靠加热和加压来实现。
LOM最初使用的材料是纸,做出的部件相当于木模,可用于产品设计和铸造行业。
美国Lone Peak公司、Western Reserve和Dayton大学等已经用LOM方法制备陶瓷件,采用的原料为陶瓷膜,陶瓷膜是用传统的流延法制备的。
采用LOM法制备的陶瓷材料有Al2O3,Si3N4,AlNSiC,ZrO2等。
LOM法制备的陶瓷件一般是用平面陶瓷膜相叠加而成的,现在已开发出以曲面陶瓷膜相叠加的成型工艺,这一工艺是根据制备曲面陶瓷/纤维复合材料的需要生产的,Klostnman等人采用曲面LOM法制备了SiC/SiC纤维复合材料,与平面LOM工艺相比,曲面LOM 工艺可保证曲面上纤维的连续性,而达到最佳的力学性能。
另外,曲面LOM工艺制备的陶瓷件还有无阶梯效应、表面光洁度高、加工速度快、省料的等优点。
2.2熔化沉积造型(FDM)熔化沉积造型法以热塑性丝状为原料,丝通过可在X-Y方向上移动的液化器熔化后喷嘴喷出,根据所涉及部件的每一层形状,逐条线、逐个层的堆积出部件。
FDM使用的原材料有聚丙烯、ABS铸造石蜡等。
采用FDM工艺制备陶瓷件叫FDC。
这种工艺是将陶瓷粉末和有机粘结剂相混合,用挤出机或毛细血管流变仪做成丝后用FDM设备做出陶瓷件生胚,通过粘结剂的去除和陶瓷生胚的烧结,得到较高密度的陶瓷件。
适用于FDC工艺的丝状材料必须具备一定的热性能和机械性能,黏度、粘结性能、弹性模量、强度是衡量丝状材料的四个要素。
基于这样的限制条件,Rutgers大学的陶瓷研究中心开放出称为RU系列的有机粘结剂。
这种粘结剂由四中组元组成:高分子、调节剂、弹性体、蜡。
Agarwala等人用FDC制备了Si3N4陶瓷件,所用的陶瓷粉为GS-44氮化硅,体积分数为55%。
由于RU粘结剂是由四中具有不同热解温度的组元组成,生胚中粘结剂的去除分为两步进行。
第一步从室温加热到450℃,在此阶段大部分粘结剂被去除。
第二步是将生胚放入氧化铝坩埚加热至500℃,粘结剂中剩余的碳被去除掉。
不同阶段的加热速度和保温时间根据零件的尺寸和形状来确定。
经过这两步处理后,陶瓷生胚变成多空状,对生胚进行气压烧结处理,生胚中所含的氧化物熔化并为多孔生胚的致密化提供液相。
此外,Bandyopadhyny等人用FDC工艺制备出3-3连通的PZT/高分子压电复合材料。
2.3形状沉积成型(SDM)SEM是由Stanford大学和Carnegie Mellon大学开发的,它是一种材料添加和去除相结合的反复过程。
成型过程中,每一层材料首先沉积成近成型形状,在下一层材料添加前,采用传统的CNC技术将其加工成净成型形状。
采用SDM和Gel-casting 相结合的方法可以制备陶瓷件,这种工艺叫Mold-SDM。
即先用SDM做出模型,然后浇注陶瓷浆料,将模型融化掉,取出陶瓷生胚,经烧结处理后就得到最终的陶瓷件。
用Mold-SDM制备陶瓷有以下优点:SDM能做出复杂几何形状的模型;Mold-SDM制备的陶瓷是整体件,因此陶瓷件不存在层与层间的边界和缺陷;模型的表面由机加工方法获得,具有很好的光洁度,因此制备的陶瓷件也具有较高的表面光洁度。
目前已采用Mold-SDM制备出Si3N4,Al2O3材质的涡轮、手柄、中心孔、喷嘴等样品。
其中,Si3N4样品的最大弯曲强度为800MPa。
2.4喷墨打印法喷墨打印法主要分为三维打印和喷墨沉积法。
三维打印是由MIT开发出来的,首先将粉末铺在工作台上,通过喷嘴把粘结剂喷到选定的区域,将粉末粘结在一起,形成一个层,而后,工作台下降,填粉后重复上述过程直至做出整个部件。
所用的粘结剂有硅胶、高分子粘结剂等。
三维打印法可以方便地控制部件的成分和显微结构。
喷墨沉积法是由Brunel大学的Evans和Edirisingle研制出来的,它是将含有纳米陶瓷粉的悬浮液直接由喷嘴喷出以沉积成陶瓷件。
该工艺的关键是配置出分散均匀的陶瓷悬浮液,目前,使用的陶瓷材料有ZrO2,TiO2,Al2O3等。
2.5立体光刻(SLA)SLA是最早的一种快速成型技术,它以能在紫外光下固化的液相树脂为原料,通过紫外光逐层固化液相树脂制出整个部件。
SLA制备陶瓷件有以下两种方式,包括直接法和间接法。
直接法是以在紫外线下固化的液相树脂为粘结剂,调制出含有50%体积分数的液相树脂悬浮液,应用到SLA装置上,就能制备出陶瓷生坯,经粘结剂去除及烧结等后处理过程,得到最终的陶瓷件。
在该工艺中,紫外光能固化的厚度一般为200-300纳米,它与陶瓷体积分数和陶瓷与树脂难熔指数差值的平方成反比,因此只有与树脂难熔指数差值较小的陶瓷材料适合于直接SLA法。
目前,已采用该方法制备出Si3N4,Al2O3的结构陶瓷件及羟基磷灰石的生物陶瓷件。
间接法是先用SLA做出模型,而后浇入陶瓷浆制得陶瓷件。
该工艺适合于与树脂难熔指数差值较大的陶瓷材料,Brady等用间接SLA 法制备了PZT材料的压电陶瓷。
2.6选取激光烧结(SLS)SLS以堆积在工作平台上的粉末为原料,高能CO2激光器从粉末上扫描,将选定区域内的粉末烧结以做出部件的每一个层。
对于塑料件,激光完全烧结高分子粉末,得到最终成型件。
陶瓷的烧结温度很高,很难用激光直接烧结,可以将难熔的陶瓷粒子包覆上高分子粘结剂,应用在SLS设备上,激光熔化粘结剂以烧结各个层,从而制出陶瓷生坯,通过粘结剂去除及烧结等后处理过程,就得到最终的陶瓷件。
SLS是最先用来制备陶瓷件的快速成型工艺,选用的陶瓷材料有SiC、Al2O3。
3 陶瓷3D打印主要材料 3.1硅酸铝陶瓷硅酸铝是一种硅酸盐,其化学式为Al2SiO5,密度为2.8到2.9克/立方厘米。
具有广泛的用途:1.用于玻璃、陶器、颜料及油漆的填料;2.是涂料中的钛白粉和优质高岭土的理想替代品,与颜料配合广泛用于油漆、皮革、印染、油墨、造纸、塑料、橡胶等方面;3.用来制作耐高温防火隔音隔热棉、板、管、缝毡、防火隔热布、耐高温纸、耐火保温绳、带、防火保温针刺毯(有甩丝、喷吹)、砖,无机防火装饰板。
无机防火卷帘等; 4.用作胶黏剂和密封剂的填充剂,能够提高硬度、白度、耐磨性、耐候性、贮存稳定性。
但是传统的制造工艺,生产效率低,复杂制件难以成型,限制了其在其它领域内的广泛使用,利用3D打印技术,将硅酸铝陶瓷粉体用于3D打印陶瓷产品。
3D打印的该陶瓷制品不透水、耐热(可达600°C)、可回收、无毒,但其强度不高,可作为理想的炊具、餐具(杯、碗、盘子、蛋杯和杯垫)和烛台、瓷砖、花瓶、艺术品等家居装饰材料。
英国布里斯托的西英格兰大学(UWE)的研究人员开发出了一种改进型的3D 打印陶瓷技术,该技术可用于定制陶瓷餐具,比如漂亮的茶杯和复杂的装饰物。
根据CAD数据可直接进行打印、烧制、上釉和装饰,消除了先前陶瓷产品原型没法过火或测试釉质的问题。