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特種陶瓷的發(fā)展為新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，加速了傳統(tǒng)制造行業(yè)的新技術(shù)變革。無論是結(jié)構(gòu)陶瓷還是功能陶瓷，均在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。作為最為廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)陶瓷材料之一，氧化鋁陶瓷因其優(yōu)越的性能，具有很好的成本效益。

▲3D打印特種陶瓷結(jié)構(gòu)件樣品（來源：升華三維）

在工業(yè)4.0時(shí)代，如何將成本效益進(jìn)行到底，將氧化鋁陶瓷與工業(yè)應(yīng)用深度融合？對(duì)每一個(gè)創(chuàng)新型制造企業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。而這些企業(yè)要提高生產(chǎn)力，進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵一步該怎么走，這關(guān)乎到中國(guó)制造在全球產(chǎn)業(yè)版圖的新坐標(biāo)。

選擇路線

陶瓷成型工藝是將陶瓷原料按照實(shí)際生產(chǎn)的要求制作成規(guī)定尺寸和形狀以及一定強(qiáng)度的生坯，成型過程取決于陶瓷原料的性能和成型工藝方法。

造就陶瓷制品的工藝多種多樣，傳統(tǒng)典型的成型工藝包括有干壓成型、半干壓成型、可塑成型、流延法、注漿成型法、等靜壓法等。

然而，陶瓷材料本質(zhì)上是一種脆性材料，加之其高硬度、高耐磨性的特點(diǎn)，后續(xù)加工的難度與加工成本增加。同時(shí)高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)ρ趸X這種特種陶瓷的形狀和尺寸精度都有較高的要求，那么，對(duì)于復(fù)雜的氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的陶瓷成型工藝捉襟見肘，需采用更為新型的制造技術(shù)手段。

相比之下，3D打印陶瓷技術(shù)具有更為智能、精密、綜合的制造能力。它能夠完成傳統(tǒng)工藝不可能完成的制造，例如復(fù)雜多孔的細(xì)胞體陶瓷，多角度弧面的塊體陶瓷，孔隙率可調(diào)控的結(jié)構(gòu)陶瓷，多材料、多結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)-功能陶瓷等。

目前3D打印技術(shù)越來越多，常用于制備氧化鋁陶瓷的3D打印技術(shù)有光固化成型技術(shù)(SLA)、激光選區(qū)燒結(jié)成型(SLS)技術(shù)、三維打印成型技術(shù)(3DP)等。

▲常見的陶瓷3D打印技術(shù)

事實(shí)上，選擇使用哪種技術(shù)均需要考慮氧化鋁陶瓷零件形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸、成本、打印速度、打印精度等方面的因素。經(jīng)分析考量，每項(xiàng)技術(shù)手段優(yōu)劣均沾，沒有一種方法能快速、廉價(jià)、完美地3D打印出超強(qiáng)的零件，所以用戶要根據(jù)應(yīng)用的實(shí)際需求來做出關(guān)鍵一步的選擇。

解決問題

對(duì)于很多發(fā)展中的制造企業(yè)抑或是從事材料開發(fā)的用戶來說，進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)改造或者材料開發(fā)的投入大、成本高，3D打印技術(shù)看來很美，但是有時(shí)候確是高不可攀。

為了破局，一種高性價(jià)比的特種陶瓷成型選擇應(yīng)運(yùn)而生。粉末擠出打印技術(shù)（Powder Extrusion Printing，PEP），將成熟的粉末注射成型技術(shù)（(Powder Injection Molding，PIM）引入3D打印領(lǐng)域，為陶瓷材料開發(fā)、制造與應(yīng)用客戶量身打造了一條“造血”之路。

該技術(shù)與Scott Crump發(fā)明的熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）類同，盡管該技術(shù)在國(guó)內(nèi)研究時(shí)間較短，但它的提出從一開始就表現(xiàn)出很大的潛力，并于2019年開始出現(xiàn)陶瓷3D打印實(shí)用和商業(yè)應(yīng)用。

▲氧化鋁零部件在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用（來源：升華三維）

為提高陶瓷新材料的研發(fā)效率與生產(chǎn)力，目前已有不少客戶使用升華三維的特種陶瓷粉末材料來進(jìn)行陶瓷新材料開發(fā)、制備各種特種陶瓷零件。

面向用戶多樣化需求，在降低陶瓷及其復(fù)合材料開發(fā)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)制備難度及綜合成本的同時(shí)，該技術(shù)的采用還可以很好地實(shí)現(xiàn)陶瓷/金屬的多材料快速打印、批量化生產(chǎn)，縮減周期的需求，更好地適應(yīng)未來綠色智能制造的需求。

怎么打印

如果您想要讓3D打印的氧化鋁陶瓷顯現(xiàn)出“特性”，并應(yīng)用于特別要求的領(lǐng)域，除了選擇特別的成型工藝手段，還需要采用優(yōu)質(zhì)配比的材料。 

▲氧化鋁陶瓷PEP工藝流程（來源：升華三維）

原料配方的選擇對(duì)氧化鋁陶瓷制品的力學(xué)性能有著重要影響。采用升華三維為UPS-250、UPS-556 3D打印設(shè)備開發(fā)的專用的氧化鋁顆粒UPGM-AL2O3混合一定的高分子粘結(jié)劑，通過PEP打印技術(shù)3D打印出生坯，生坯經(jīng)脫脂燒結(jié)，最終制得的氧化鋁陶瓷密度可達(dá)3.97g/cm3，缺陷較少，性能可靠性強(qiáng)。

▲氧化鋁3D打印燒結(jié)件力學(xué)性能（來源：升華三維）

歸結(jié)而言，升華三維的氧化鋁陶瓷3D打印解決方案，包括從3D打印機(jī)到相關(guān)前后處理設(shè)備，以及3D打印材料和自主開發(fā)的軟件服務(wù)。其雙噴頭“陶瓷+陶瓷”“陶瓷+金屬”復(fù)合材料協(xié)同打印系統(tǒng)的研發(fā)，具有積極的應(yīng)用價(jià)值，不僅為高性能特種陶瓷的成型加工提供了新的選擇，也拓寬了特種陶瓷制件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度，滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

▲升華三維雙噴嘴3D打印可選機(jī)型

升華三維作為國(guó)內(nèi)陶瓷3D打印的領(lǐng)先者，一直致力于陶瓷3D打印設(shè)備及材料的研究和開發(fā)，以滿足不同行業(yè)的需求。目前已掌握多種類先進(jìn)陶瓷（包括氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、羥基磷灰石等）的3D打印核心工藝和材料技術(shù)，不斷深化特種陶瓷3D打印技術(shù)在醫(yī)療、航天、工業(yè)領(lǐng)域的深度融合，幫助用戶再提生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率，并不斷助推特種陶瓷3D打印量產(chǎn)進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)。