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3D陶瓷打印机流行的两种机型和发展
发布时间:2020-01-16 点击次数:178次
  近年来,陶瓷3D打印逐渐兴起,据国际机构预测,3D打印陶瓷市场的全球规模有望从2016年的2780万美元,增长至2021年的1.315亿美元,期间的复合年增长率将高达29.6%,2027年将达到10亿美元,在航空航天,医疗,工业制造甚至消费品领域将会迅速普及。陶瓷3D打印方法有多种,其中较先进方法采用的原料是陶瓷-光敏树脂浆料,工艺流程如下:
 
  陶瓷-光敏树脂浆料由陶瓷粉和液态光敏树脂单体混合而成,此外还包括光引发剂、溶剂、分散剂等助剂。
 
  3D陶瓷打印机流行的两种机型:
 
  1. 采用下光源面投影固化陶瓷-光敏树脂浆料。
 
  2. 采用上置激光-振镜扫描固化陶瓷-光敏树脂浆料。打印氧化锆陶瓷测试件3点弯曲强度为1100 MPa,相对密度为99%。

  在研究所研发成果的基础上,我们已能批量生产高性能陶瓷3D打印机,这种打印机有4种型号,其主要技术参数如下:
 
  01
 
  采用先进激光–振镜扫描成形原理
 
  激光固化陶瓷–光敏树脂浆料后,形成3D陶瓷生坯件,然后经脱脂与高温烧结,构成陶瓷件。
 
  02
 
  浆料性能稳定,打印陶瓷件的密度和强度高
 
  采用高陶瓷容积比的浆料,所含成分长时间不偏析、不沉降,打印陶瓷件有高密度和高强度。
 
  03
 
  采用循环式加料与余料回收,材料利用率高
 
  不设置活塞式浆料缸,采用强力泵使陶瓷浆由料盒流至成形台,并循环工作,回收剩余的陶瓷浆料,正常打印所需浆料容积小于3~5 L,特别适合打印材料研发。
 
  04
 
  刮刀倾角可变,铺设浆料薄层均匀、平坦
 
  能根据陶瓷浆料的黏度,优化刮刀倾角,确保浆料薄层达到25μm。
 
  05
 
  采用特殊防卡壳结构设计,运行更可靠
 
  浆料中细小陶瓷硬粒不会造成运动障碍和卡死。
 
  06
 
  多项打印参数可调,工艺性和材料适应性好
 
  可调节的参数有:激光输出功率、光斑尺寸、激光焦点、激光扫描速度和扫描路径、刮刀倾角和打印速度,从而能确保陶瓷件层间可靠粘结、表面光洁和高打印效率,并可打印梯度组织陶瓷件。因此,与DLP式陶瓷3D打印机相比较,有更好的工艺性和材料适应性。
 
  2018年,我司研发了一台基于挤出自由成形制造的陶瓷3D打印机,并用氧化铝、氧化锆、生物玻璃45S5分别成形了C形环状样件,然后测量了各个样件烧结前后的硬度。测量结果表明了使用这样一台定制化设计3D陶瓷打印机打印陶瓷件的可行性。
 
  定制化设计的机器由一台塑料熔融沉积成形3D打印机转换而来。这台设备长宽高分别为320mm,320mm,600mm。外部框架使用铝合金型材。为了安装用于陶瓷浆料的新型挤出机,需要设计新的挤出装置。挤出装置需要包含一个自动储料盒,在该储料盒中储存用于挤出的陶瓷浆料。
 

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