陶瓷3D打印技术的研究与进展

3D打印技术是一种新型的陶瓷成型制造工艺,它无需模具,可快速制备出形状复杂的陶瓷零部件。系统综述了6种现有3D打印技术在陶瓷制造领域的研究进展,包括三维印刷成型技术、喷射打印成型技术、激光选区烧结成型技术、光固化快速成型技术、熔化沉积成型技术以及叠层实体制造技术。重点介绍了一种新型3D打印方法——浆料直写成型技术,与现有3D打印技术相比,直写成型技术能够在常温下、无需任何紫外光或者激光的辐射,通过简单的陶瓷原料制备出三维多孔立体精细结构,在先进陶瓷制备领域具有极大的潜力。从浆料体系、直写成型设备以及多功能应用3个方面详细阐述了浆料直写成型技术的研究进展。最后论述了陶瓷3D打印技术所具有的独特优势和面临的机遇与挑战。     

陶瓷增材制造

陶瓷的脆性和高硬度使得传统陶瓷成型工艺不易制备具有复杂形状和结构的陶瓷制件。本文总结了目前发展较快的激光选区熔融、激光选区烧结、三维打印、立体光固化、自由挤出成型等增材制造工艺在陶瓷领域的研究进展。面向复杂结构和高性能陶瓷制品的定制化快速制造需求,陶瓷增材制造技术展现出极大优势,在传统陶瓷行业、生物医疗等领域得到了应用。但是,陶瓷增材制造仍面临着打印材料及大尺寸、高致密度复杂结构陶瓷零件制造等难题,这些也将是增材制造技术未来发展的重要研究方向。     

陶瓷3D打印/凝胶注模复合成型技术研究综述

针对传统方法成型陶瓷困难,3D打印方法制造复杂陶瓷零件性能差、精度低等问题,将3D打印和凝胶注模(GC)技术相结合,构成3D打印/凝胶注模复合成型技术,能有效克服上述困难,实现复杂形状高性能陶瓷零件的净成形。简述了陶瓷3D打印/凝胶注模复合成型技术的工艺流程,归纳了目前三种主流的该复合成形方法 :基于激光选区烧结的GC成型、基于立体光固化的GC成型和基于熔融沉积制造的GC成型技术,并详细阐述了它们的研究现状与应用,介绍了它们的发展趋势和各自的优缺点,并对今后的进一步发展进行了展望。     

陶瓷增材制造(3D打印)技术研究进展

高性能陶瓷是现代技术发展和应用不可或缺的关键材料。常规的陶瓷制造技术难以满足对个性化、精细化、轻量化和复杂化的高端产品快速制造的需求。新兴的增材制造技术(3D打印)在高性能陶瓷的成型制造领域具有巨大的发展潜力,有望突破传统陶瓷加工和生产的技术瓶颈,为陶瓷关键零部件的应用开辟新的途径。本文针对陶瓷材料及其快速成型和后处理工艺,重点阐述了三维打印技术、光固化成型技术、选择性激光烧结技术等主流陶瓷增材制造技术的研究现状,并指出了目前存在的问题及发展趋势。     

陶瓷3D打印技术研究进展

近年来随着社会科技的快速发展,在高性能陶瓷成型制造领域,3D打印技术具有广泛的发展前景,对于克服传统陶瓷加工和生产过程中遇到的技术瓶颈具有推进作用,有助于开辟陶瓷复杂零部件应用的新途径。本文针对近年来发展较快的光固化成型、选择性激光烧结、叠层实体制造技术等3D打印技术在陶瓷领域的研究进展进行分析,最后,总结出目前陶瓷3D打印技术所面临的困难与挑战。     

光固化增材制造氧化物陶瓷的研究现状

陶瓷光固化成型技术能够制备高精度、复杂几何形状的陶瓷。本文介绍了光固化陶瓷的成型原理及研究进展，同时从陶瓷浆料的流变性能、固化性能、工艺参数与力学性能之间的相互作用关系，阐述了光固化陶瓷在改性机理、光固化机理，以及致密化机理的研究进展，指出了光固化陶瓷材料成型的发展方向。     

基于浆料形态的陶瓷3D打印技术的浆料体系研究进展

3D打印技术因其操作简单便捷、成型快速灵活、可制备复杂结构的器件等优点,在精密陶瓷零件制造方面具有广泛应用。本文根据3D打印陶瓷的材料形态综述不同3D打印技术在陶瓷制备方面的特点,重点介绍了陶瓷3D打印成型技术中直写式3D打印、光固化3D打印、喷墨3D打印等技术所涉及的粘结剂、分散剂等组分的应用及作用机理,并对水基和非水基两种类型的添加剂组分进行总结和探讨,以期为3D打印技术制备高性能陶瓷样件提供参考。     

氧阻聚层调控原理及其对陶瓷光固化成型精度的影响

利用自由基树脂材料进行光固化3D打印时出现的"氧阻聚层",为其连续制造和表面质量的提升提供了可能,但因对打印件的结构精度的调控机理不清,打印具有复杂外形的多孔结构件难以控制其成型精度。利用自制自由基生物陶瓷浆料经光固化3D打印制造多孔生物骨陶瓷支架,研究并提出了光固化过程中的3阶段的固化区间和氧阻聚层调控成型精度原理;建立了寻找合理的氧阻聚调控打印工艺参数的方法;发现了氧阻聚层不仅能够提升陶瓷制件的成型精度,也会影响其力学性能。由此建立起的氧阻聚层厚度对生物骨陶瓷支架的多孔结构成型精度和力学性能的作用机制,为多功能陶瓷打印技术及其陶瓷基骨替代物应用提供了高精度制造基础理论与方法。     

3D打印超硬磨粒工具研究与展望

随着加工产业向着高精密方向发展,超硬磨粒工具的应用越来越广泛。传统制造业很难实现对于具有内外部复杂结构、高加工精密度、高度个性化加工工具制造。新兴的增材制造技术又称3D打印,与传统的材料成型技术最大的区别在于它的材料利用率较高,可以以一种快速的由原材料层层累加的方式生产出任意形状的产品,有望击破传统超硬磨粒工具生产壁垒。文章主要介绍了主流适用于制造超硬磨粒工具的3D打印技术,如光固化成型技术、激光烧结技术和三维打印成型技术,阐述了每种技术的工艺原理,同时指出了目前存在的问题,对未来3D打印技术成型超硬磨粒工具进行展望。     

陶瓷光固化成型技术的应用与展望

陶瓷材料具有强度高、抗压强度大、耐磨性、耐酸碱性等优异性能,是现代技术发展不可或缺的材料,但传统的陶瓷加工方法难以满足个性化、轻量化、复杂化的需求.增材制造技术作为一种新型成型方法,具有广泛的应用前景.光固化三维打印技术是增材制造技术的一种,具有精度高、成型速度快等优点.本文讨论了几种常用的光固化打印方法以及其在陶瓷型...     

3D打印成型陶瓷零件坯体及其致密化技术

3D打印技术在陶瓷零件成型方面具有较大应用潜力,被认为是近净尺寸成型高性能复杂结构陶瓷零件的一种新途径。本文比较了陶瓷零件或其坯体的激光选区熔化、薄材叠加制造、熔融沉积造型、光固化、三维打印和激光选区烧结等不同3D打印工艺及其致密化手段的优势和不足,认为较低的相对密度和强度是阻碍3D打印陶瓷零件实现产品应用的主要障碍。本团队近年来采用造粒混合法制备出具有良好流动性的3D打印复合陶瓷粉体,再通过激光选区烧结(SLS)和冷等静压(CIP)技术分别进行坯体成型及均匀致密化处理,制备出了高性能、复杂结构的Al_2O_3致密陶瓷零件。本文回顾了这些工作,并补充介绍了溶解沉淀和溶剂蒸发这两种制备复合陶瓷粉体的新方法,利用SLS/CIP复合工艺进一步制造了ZrO_2、SiC、高白土等其它材质的复杂陶瓷零件,为3D打印陶瓷用于航空航天、医疗、艺术等领域奠定了基础。     

陶瓷器件的快速原型制造技术研究进展

简要介绍了快速原型制造技术的发展历史和特点,对复杂结构陶瓷件快速成型技术,如分层实体制造、熔化沉积造型、选取激光烧结、三维印刷、喷墨打印等的工艺和特点进行了评述。并讨论了目前存在的问题及快速原型制造技术在陶瓷领域的发展方向。     

空心叶片铸造用陶瓷型芯的3D打印及性能调控研究进展

陶瓷型芯在航空发动机空心涡轮叶片的熔模铸造中起到关键作用。3D打印技术作为新一代的成型技术,具有无需模具、制造周期短、精度高等优点,正在逐渐替代传统的陶瓷型芯制备工艺。本文总结了光固化技术、选择性激光烧结、直写成型技术和分层挤出成型等目前在陶瓷型芯领域使用较多的3D打印技术,针对3D打印陶瓷型芯打印精度低、力学性能与气孔率适配性差、结构性能各向异性等局限性探讨了性能优化研究现状,并对该领域的发展进行了展望。     

激光快速成型及其固化树脂

简要介绍了快速制造技术 ,阐述了光固化成型原理 ,激光光源及所用光固化树脂。探讨了光固化树脂及工艺对成型精度的影响。     

陶瓷材料3D打印技术探讨

本文根据陶瓷材料的性能特点以及传统成型工艺难以实现复杂形状陶瓷零件的局限性,提出陶瓷材料的3D打印技术,阐述了3D打印的优势及其在陶瓷领域的应用,探讨了陶瓷材料3D打印的研究现状,提出了要得到致密度高的陶瓷零件,应避免添加有机粘结剂的研究方向。     

陶瓷喷墨打印成型技术进展

陶瓷喷墨打印成型技术是一种把计算机辅助制造(CAM)应用于陶瓷成型中的新技术.它是在计算机控制下多层打印逐层叠加制出三维陶瓷坯体.它在复杂单体陶瓷制造、有序成分复合材料制造,固体氧化物燃料电池制造等方面有很好的应用前景.本文概述了陶瓷喷墨打印技术的进展状况.着重介绍了该技术的历史原理设备和陶瓷墨水性能要求,以及现存的问题.     

基于工程塑料的3D打印技术应用研究进展

针对军用电子产品快速验证的需求,开展了3D打印技术的应用研究。通过分析现有3D打印技术、材料与应用领域,进一步对比分析基于工程塑料的熔融沉积成型(FDM)、立体光固化成型、选择性激光烧结、叠层实体制造四种3D打印技术的优缺点,着重阐述了FDM技术在国内外的工程应用情况,指出国内外FDM技术存在的差距,最后展望了3D打印技术的下一步应用方向。     

光固化3D打印高分子材料

快速成型(RP)技术是近几十年发展起来的一项新兴技术,3D打印就是其中一种非常有前途的,被誉为推动了第三次工业革命快速发展的快速成型技术。本文就3D打印之一的光固化3D打印进行简单介绍,对光固化3D打印材料的组分、特点进行较详细的阐述,并对光固化3D打印高分子材料未来予以展望。     

基于浆料的陶瓷增材制造技术制备多孔陶瓷研究进展

多孔陶瓷因将多孔结构引入到陶瓷材料中而具备体积密度低、比表面积高、导热系数低、耐高温、耐腐蚀等特点,在催化过滤、生物支架、保温隔热、轻质结构部件等方面具有广泛的应用。多级孔陶瓷有效整合了多种孔结构带来的性能优势,实现了材料在同等体积水平的功能最大化,成为多孔陶瓷的发展趋势,然而其制备仍存在巨大挑战。陶瓷增材制造技术突破了传统陶瓷成形工艺需要特定模具且成形精度低的限制,仅通过层层连接的方式即可成形各种复杂形状、高精度陶瓷材料。打印前原材料形式包括粉体、块材、线材和浆料,其中基于浆料的陶瓷增材制造技术结合了陶瓷增材制造技术及胶态成形工艺的优势,不仅有利于复杂组分之间均匀混合,还为构建亚微米甚至纳米级别孔结构,实现复杂形状、精细结构多级孔陶瓷的制备提供了条件。首先概述了5类以浆料形式进行打印的陶瓷增材制造技术,包括立体光固化技术、数字光处理技术、双光子聚合技术、喷墨印刷技术以及浆料直写成形技术。进一步系统分析了基于浆料的陶瓷增材制造技术与现有多孔陶瓷制备工艺结合制备多级孔陶瓷的研究现状。最后,对基于浆料的陶瓷增材制造技术制得多孔陶瓷的具体应用及发展方向进行了分析与展望。     

3D打印陶瓷技术的研究进展

本文介绍了3D打印区别于传统制造的特点,阐述了3D打印技术基于增材制造的机理,通过对3D打印制品的举例分析突出了3D打印生产的优势。介绍了融熔沉积成形技术(FDM)、分层实体制造技术(LOM)、光固化成形技术(SLA)和激光选区烧结技术(SLS)四种较为成熟的3D打印成形技术,具体揭示了成形原理。之后介绍了有机前驱体陶瓷、氧化铝陶瓷和磷酸三钙陶瓷三种比较具有代表性的陶瓷材料,展示了3D打印的应用领域之广,对当前3D打印行业的市场现状进行了分析,并结合我国3D打印行业现状分析得出我国要大力发展3D打印技术的结论。