3d打印陶瓷

陶瓷是一种传统的无机材料，精美实用，常由非金属氧化物 (如氧化铝、氧化硅等）和其他添加剂经过高温烧结而成，已经有上千年的历史。陶瓷材料具有很高的硬度、耐磨性、耐高温、化学腐蚀以及良好的绝缘性能，被广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗等领域。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制备行业注入了新的活力。

一、3D打印陶瓷的发展背景

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、航空航天等领域有着广泛的应用，在陶瓷型芯、骨科替代物、催化器等方向具有良好的应用前景，将给我们的生活带来巨大改变。

3D打印陶瓷市场当前最大的客户群体都来源于航空航天和国防高新技术行业，二者均对陶瓷制品（例如航天器的隔热瓦）有着巨大的需求。

其次就是生物医疗领域，在这个领域中陶瓷多被应用于制造如义齿、手术器械、人体义肢、人工关节等医疗用品，因为通过3D打印技术可以准确的获得患者的身体数据，以此更好的为患者定制所需的医疗用品，同时具有较好的生物兼容性。

由于3D打印的陶瓷浆料制备难度较大，陶瓷粉体与结合剂的比例、pH值、颗粒尺度和浆料的流变性等都对陶瓷制品的性能有着很大的影响，因此该技术在实际应用方面还有很大的进步空间。

陶瓷3D打印技术有着传统技术所不能替代的优势，相信随着陶瓷浆料制备技术的不断提升，陶瓷3D打印技术会与生物医疗领域有更紧密的结合。

引用出处：3dceram-cn.com

二、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、耐腐蚀等特性，是三大固体材料之一。目前陶瓷3D打印制备的主要材料有氧化铝、氧化锆、磷酸钙等。

织雀TM系列3D打印设备打印的陶瓷样品

陶瓷3D打印的流程分为以下步骤：

1、3D打印成形

使用3D打印技术使陶瓷零件成形，得到特定形状结构的陶瓷坯体。

2、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。

3、陶瓷脱脂和烧结工艺

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500℃以上脱去坯体中的有机物，这是非常容易出现缺陷的时期；加热到1000℃以上实现致密化、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。

烧结完成并冷却后，便可得到最终的陶瓷3D打印成品。

三、织雀™系列3D打印设备

织雀™系列3D打印设备是托托科技自主研发生产的一款微纳3D打印设备，可进行高精度，高分辨率的微立体光刻作业。

织雀™系列微纳3D打印设备的光学精度可达1 µm，高性能无铁芯直线驱动电机保证了极佳的对准套印精度并且可提供 100mm×100mm×25mm的大幅面立体结构拼接尺寸，而基于空间光调制器（DMD/DLP）的微立体光刻技术，在复杂三维微纳结构、高深宽比微纳结构以及复合材料三维微纳结构制造方面具有突出的潜能和优势，此外还具有制造周期短、打印成本低、成形精度高、可使用材料种类多、无需掩膜或模具直接成形的优点。