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3D陶瓷打印機流行的兩種機型和發展

更新時間:2020-01-16    點擊次數:5612
  近年來,陶瓷3D打印逐漸興起,據機構預測,3D打印陶瓷市場的規模有望從2016年的2780萬美元,增長至2021年的1.315億美元,期間的復合年增長率將高達29.6%,2027年將達到10億美元,在航空航天,醫療,工業制造甚至消費品領域將會迅速普及。陶瓷3D打印方法有多種,其中較方法采用的原料是陶瓷-光敏樹脂漿料,工藝流程如下:
 
  陶瓷-光敏樹脂漿料由陶瓷粉和液態光敏樹脂單體混合而成,此外還包括光引發劑、溶劑、分散劑等助劑。
 
  3D陶瓷打印機流行的兩種機型:
 
  1. 采用下光源面投影固化陶瓷-光敏樹脂漿料。
 
  2. 采用上置激光-振鏡掃描固化陶瓷-光敏樹脂漿料。打印氧化鋯陶瓷測試件3點彎曲強度為1100 MPa,相對密度為99%。

  在研究所研發成果的基礎上,我們已能批量生產高性能陶瓷3D打印機,這種打印機有4種型號,其主要技術參數如下:
 
  01
 
  采用激光–振鏡掃描成形原理
 
  激光固化陶瓷–光敏樹脂漿料后,形成3D陶瓷生坯件,然后經脫脂與高溫燒結,構成陶瓷件。
 
  02
 
  漿料性能穩定,打印陶瓷件的密度和強度高
 
  采用高陶瓷容積比的漿料,所含成分長時間不偏析、不沉降,打印陶瓷件有高密度和高強度。
 
  03
 
  采用循環式加料與余料回收,材料利用率高
 
  不設置活塞式漿料缸,采用強力泵使陶瓷漿由料盒流至成形臺,并循環工作,回收剩余的陶瓷漿料,正常打印所需漿料容積小于3~5 L,特別適合打印材料研發。
 
  04
 
  刮刀傾角可變,鋪設漿料薄層均勻、平坦
 
  能根據陶瓷漿料的黏度,優化刮刀傾角,確保漿料薄層達到25μm。
 
  05
 
  采用特殊防卡殼結構設計,運行更可靠
 
  漿料中細小陶瓷硬粒不會造成運動障礙和卡死。
 
  06
 
  多項打印參數可調,工藝性和材料適應性好
 
  可調節的參數有:激光輸出功率、光斑尺寸、激光焦點、激光掃描速度和掃描路徑、刮刀傾角和打印速度,從而能確保陶瓷件層間可靠粘結、表面光潔和高打印效率,并可打印梯度組織陶瓷件。因此,與DLP式陶瓷3D打印機相比較,有更好的工藝性和材料適應性。
 
  2018年,我司研發了一臺基于擠出自由成形制造的陶瓷3D打印機,并用氧化鋁、氧化鋯、生物玻璃45S5分別成形了C形環狀樣件,然后測量了各個樣件燒結前后的硬度。測量結果表明了使用這樣一臺定制化設計3D陶瓷打印機打印陶瓷件的可行性。
 
  定制化設計的機器由一臺塑料熔融沉積成形3D打印機轉換而來。這臺設備長寬高分別為320mm,320mm,600mm。外部框架使用鋁合金型材。為了安裝用于陶瓷漿料的新型擠出機,需要設計新的擠出裝置。擠出裝置需要包含一個自動儲料盒,在該儲料盒中儲存用于擠出的陶瓷漿料。
 
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