近年來(lái)，陶瓷3D打印逐漸興起，據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，3D打印陶瓷市場(chǎng)的規(guī)模有望從2016年的2780萬(wàn)美元，增長(zhǎng)至2021年的1.315億美元，期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率將高達(dá)29.6%，2027年將達(dá)到10億美元，在航空航天，醫(yī)療，工業(yè)制造甚至消費(fèi)品領(lǐng)域?qū)?huì)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(shù)脂漿料，工藝流程如下：
 

　　陶瓷-光敏樹(shù)脂漿料由陶瓷粉和液態(tài)光敏樹(shù)脂單體混合而成，此外還包括光引發(fā)劑、溶劑、分散劑等助劑。
 

　　3D陶瓷打印機(jī)流行的兩種機(jī)型：
 

　　1. 采用下光源面投影固化陶瓷-光敏樹(shù)脂漿料。
 

　　2. 采用上置激光-振鏡掃描固化陶瓷-光敏樹(shù)脂漿料。打印氧化鋯陶瓷測(cè)試件3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為1100 MPa，相對(duì)密度為99%。

　　在研究所研發(fā)成果的基礎(chǔ)上，我們已能批量生產(chǎn)高性能陶瓷3D打印機(jī)，這種打印機(jī)有4種型號(hào)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
 

　　01
 

　　采用激光–振鏡掃描成形原理
 

　　激光固化陶瓷–光敏樹(shù)脂漿料后，形成3D陶瓷生坯件，然后經(jīng)脫脂與高溫?zé)Y(jié)，構(gòu)成陶瓷件。
 

　　02
 

　　漿料性能穩(wěn)定，打印陶瓷件的密度和強(qiáng)度高
 

　　采用高陶瓷容積比的漿料，所含成分長(zhǎng)時(shí)間不偏析、不沉降，打印陶瓷件有高密度和高強(qiáng)度。
 

　　03
 

　　采用循環(huán)式加料與余料回收，材料利用率高
 

　　不設(shè)置活塞式漿料缸，采用強(qiáng)力泵使陶瓷漿由料盒流至成形臺(tái)，并循環(huán)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(fā)。
 

　　04
 

　　刮刀傾角可變，鋪設(shè)漿料薄層均勻、平坦
 

　　能根據(jù)陶瓷漿料的黏度，優(yōu)化刮刀傾角，確保漿料薄層達(dá)到25μm。
 

　　05
 

　　采用特殊防卡殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)行更可靠
 

　　漿料中細(xì)小陶瓷硬粒不會(huì)造成運(yùn)動(dòng)障礙和卡死。
 

　　06
 

　　多項(xiàng)打印參數(shù)可調(diào)，工藝性和材料適應(yīng)性好
 

　　可調(diào)節(jié)的參數(shù)有：激光輸出功率、光斑尺寸、激光焦點(diǎn)、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(jié)、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(jī)相比較，有更好的工藝性和材料適應(yīng)性。
 

　　2018年，我司研發(fā)了一臺(tái)基于擠出自由成形制造的陶瓷3D打印機(jī)，并用氧化鋁、氧化鋯、生物玻璃45S5分別成形了C形環(huán)狀樣件，然后測(cè)量了各個(gè)樣件燒結(jié)前后的硬度。測(cè)量結(jié)果表明了使用這樣一臺(tái)定制化設(shè)計(jì)3D陶瓷打印機(jī)打印陶瓷件的可行性。
 

　　定制化設(shè)計(jì)的機(jī)器由一臺(tái)塑料熔融沉積成形3D打印機(jī)轉(zhuǎn)換而來(lái)。這臺(tái)設(shè)備長(zhǎng)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(jī)，需要設(shè)計(jì)新的擠出裝置。擠出裝置需要包含一個(gè)自動(dòng)儲(chǔ)料盒，在該儲(chǔ)料盒中儲(chǔ)存用于擠出的陶瓷漿料。