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鄒小姐：13326633089 -
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陶瓷成型就是將陶瓷原料按照實際生產的要求制作成具有規定形狀、尺寸及一定強度的生坯，成型過程取決于陶瓷原料的性能和成型工藝方法。造就陶瓷制品形狀的方法也是多種多樣的，但總的來說，可以分為干法成型和濕法成型。而近年來，以3D打印技術為基礎工藝核心的快速成型技術在先進陶瓷領域得到迅速發展及應用，在縮短產品開發周期，降低開發成本的效果是極其明顯的，因此受到了大量研究人員的重點關注。
目前，發展較快、應用較多的快速成型技術主要包括激光選區燒結(selective laser sintering,SLS)、激光選區熔化(selective laser melting,SLM)、三維噴印(three-dimensional printing,3DP)、熔 融 沉 積 制 造(fused deposition modeling,FDM)、 分 層 實 體 制 造(laminated object manufacturing,LOM)、立 體 光 固 化(stereolithography Apparatus,SLA)、數字光處理(digital light processing,DLP)和直寫成形(direct ink writing,DIW)等。
其 中，SLS、SLM和間接（粘接）3DP等以陶瓷粉體作為打印原材料，FDM等以陶瓷絲材作為打印原材料，LOM等以陶瓷片材作為打印原材料，而SLA、DLP、DIW和直接（噴墨）3DP等則以陶瓷漿料/膏材作為打印原材料。以下分別以SLS、FDM、LOM、SLA為例，分別介紹幾種類型的快速成型技術。
一、激光選區燒結技術(SLS)
激光選區燒結技術(SLS)是將陶瓷材料和激光技術結合在一起的技術，工作原理是將粉末供料系統中的粉末向上運輸，通過壓輥將其平鋪在工作臺上，利用計算機計算和控制線路掃描粉末，激光掃描過后的粉末其中熔點較低的材料會融化燒結，形成一種層狀結構，掃描結束后，工作臺會下降至一定高度開始往返式作業，與前一層狀陶瓷結構粘結在一起，直至打印出成品。
目前，陶瓷粉末一般以添加劑的形式加入到SLS的陶瓷材料中。粘結劑的添加方式主要有直接混合、包覆表面，以及表面改性后混合三種，其中在陶瓷粉末表面包覆粘結劑的方法適用性更高。
SLS成型原理
二、熔融沉積成型技術(FDM)
熔融沉積成型技術(FDM)，其原材料為熱熔性陶瓷材料，一般被制成方便運輸存儲的絲狀陶瓷。熱熔絲狀陶瓷會通過供料輥機械運動進入導套中，并沿著導套管進入噴頭，物料在噴頭內受熱熔化后，按照計算機模型中預設軌跡隨著噴頭進行疊加和冷卻，最終制成陶瓷產品。
該項技術具有操作簡單、過程容易控制、成本低、維護費用少等優勢，但也存在表面易破孔、凹凸不平、基底變形和翹曲、需要支撐結構等問題。由于該技術可擠壓生物降解性的支架材料，包括聚乳酸、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯等，使其在制備復合型生物陶瓷上的應用越來越多。
FDM成型技術原理圖及打印陶瓷件
三、分層實體制造技術(LOM)
分層實體制造技術(LOM)，又被稱為層疊制備技術，工藝流程包括圖形處理—制作基底—制作原型—去除余料—后置處理，其工藝特點就是能夠將已經成型的陶瓷薄片，通過涂覆熱熔膠等材料進行熱壓輥輪加熱、壓片和粘結的方法，將其與已經成型的工件粘結在一起，再利用激光掃描器切割成型，反復操作后，直到所有截面粘結和切割完成后，可得到實體零件，具有較高成型速率，后續處理也十分便捷，是目前較為成熟和常見的一種技術，已廣泛應用于復雜零件制造工作當 中。
目前用于LOM技術的陶瓷片材主要采用流延法制作，材質主要有Al2O3、SiC、Si3N4和BaTiO3等。
LOM成型技術原理圖
四、立體光固化技術(SLA)
立體光固化技術實際上(SLA)是最古老的增材制造技術，以其精度高、表面質量好、力學性能優異、打印系統結構簡單等優點成為目前增材制造行業最受歡迎和最普遍的技術之一。其工作原理是利用紫外線在電腦的控制下逐點掃描零件的分層截面，使儲料罐中的陶瓷漿料/膏材感光固化形成一個薄層。每層固化完成后，工作臺向下移動，在已固化的薄層上固化下一層，這樣逐層疊加最終便可成形出整個零件。
光固化成型過程（來源：因泰萊激光）
陶瓷漿料/膏材一般是以光敏樹脂作為載體，通過加入陶瓷粉體，在表面活性劑和添加劑的作用下，陶瓷粉體在光敏樹脂中充分分散后成為陶瓷漿料/膏材。但正是由于陶瓷粉體的加入，使得陶瓷漿料/膏材對入射光的感光效果差別較大，進一步影響了材料的打印效果。目前常用于SLA成型的陶瓷材料包括ZrO2、Al2O3、SiO2、羥基磷灰石、鋯鈦酸和鉛磷酸鈣等。
除了陶瓷材料本身對入射光的感光效果不同，陶瓷粉體粒徑分布、形貌、漿料沉降性能、黏度等因素，都對材料的打印效果產生影響，因此也成為業內研究的熱點。
光固化成型的各項影響因素
總結
快速成型技術作為一種高新制造技術，從誕生至今，不斷開發創新出新的工藝、技術及材料，不斷推動我國傳統制造模式的變革，使其向精密化、標準化、低成本化發展，但還存在制造精度差、強度低、成本高等難題，難以實現大規模市場 化應用。后續科研人員還需要在快速成型用新材料、新工藝、新技術等方面開展研究，比如提高坯體中陶瓷材料體積含量，加強陶瓷形變和收縮控制的同時，提高成型速度，縮短陶瓷件制備時間等，特別是在面向結構功能一體化和梯度化制造，以及多材料/多工藝復合高效制造等方面，開展細致研究，促進先進陶瓷快速成型技術在實際工業生產中的應用。
參考來源：
1.先進陶瓷材料快速成型技術研究進展，張曉麗、李楠、宋濤、王守興、于宏林（陶瓷）
2.新時期快速成型技術的研究及其在自動化鑄造的運用，王志強（化工中間體）
3.應用于陶瓷材料的快速成型技術的發展，左開慧、姚冬旭、夏詠鋒、尹金偉、曾宇平（中國材料進展）。
粉體圈小吉
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