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陶瓷材料在3D打印中的应用

在讲3d打印的陶瓷材料和工艺前,让我们先来了解下,传统陶瓷产品制作有哪些问题吧!

(一)现有陶瓷产品制作步骤:

1、用水将陶瓷材料调和成泥浆状。

2、用注浆成型方法或用滚压成型或其他成型方法制成陶瓷坯体。

3、采用精确尺寸的刀具修坯,使坯体厚度适当,表里光洁。

4、将加工成型后陶瓷坯体干燥、整形后釉烧即得陶瓷产品。

这种方法的每一个工艺步骤操作都十分复杂,对工艺条件、工艺技术要求都十分严格,生产效率低下,且所生产的陶瓷产品成品率较低。

(二)陶瓷材料在3D打印中的优势

而3D打印在陶瓷工业中的应用正是对上述问题的有效解决方法。3D打印制造陶瓷制品具有所需工艺路线简单、加工成型步骤少、自动化程度高、材料损耗低、能源消耗小、环境污染小等优点。

用陶瓷材料进行3d打印的物品

目前,陶瓷材料中崛起了精细陶瓷。精细陶瓷是指以精制的高纯度人工合成的无机化合物为原料,采用精密控制工艺得到的高性能陶瓷。这种具有优良性能的精细陶瓷,有可能在很大的范围内代替钢铁以及其他金属而得到广泛应用,达到节约能源、提高效率、降低成本的目的。有些科学家预言,由于精细陶瓷的出现,人类将从钢铁时代重新进人陶瓷时代。

3D打印技术正是一种针对精细陶瓷制品的成型方式,事实上3D打印的制品大多数都属于精细陶瓷的范畴。3D打印所用的陶瓷材料通常是陶瓷粉末和某一种黏合剂粉末所组成的混合物,通过激光烧结法熔融黏结剂粉末实现无机粉末的黏结定型,然后通过热烧结的方法进一步提高制品的机械强度。

在实际生产中,黏结剂分量对3D打印制品的质量影响很大。黏结剂越多,烧结越容易,但在后置处理过程中零件收缩率越大,零件的尺寸精度越差; 黏结剂分量少,则不易烧结成型。

颗粒的表面形貌及原始尺寸对陶瓷材料的烧结性能非常重要,陶瓷颗粒越小其表面越接近球形,陶瓷层的烧结质量越好,但黏结剂熔融后渗透难度加大,打印效率降低。

陶瓷粉末在激光直接快速烧结时由于液相表面张力的影响,在快速凝固过程中会产生较大的热应力,从而形成较多微裂纹。

目前,我国的很多地方已经可以用3D打印机打印定制的陶瓷材料,由于陶瓷材料有很多优点,现在很多科学家已经开始在陶瓷材料中加入其他成分试图发现新型优良的材料。比如在陶瓷材料中加入金属成分,打印并烧结出具有钢材质物品,但现在还仍然在测试阶段,还有很多新型的材料等着人们去探索。

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