陶瓷3D打印后處理市場現(xiàn)狀及對策分析

來源： 三角智造(蘇州)科技有限公司

隨著“中國制造2025”的快速進展，陶瓷制造產(chǎn)業(yè)也經(jīng)歷了深刻的變革，正在向著“智能化，數(shù)字化”的方向進行轉變。經(jīng)過多年的發(fā)展，3D打印技術在陶瓷的生產(chǎn)工藝中扮演了越來越重要的角色，基于各種方案的陶瓷打印技術取行了長足的進步。但是由于陶瓷材料的特殊性，在3D打印的過程中不能像金屬一樣直接進行燒結，一般的制造過程都是3D打印成型，后處理脫脂、燒結等形式完成。本文針對陶瓷3D打印的后處理市場現(xiàn)狀進行了羅列及簡單的分析。

一、陶瓷后處理現(xiàn)狀
隨著材料技術，計算機輔助設計(CAD），計算機輔助制造（CAM）等應用技術的快速發(fā)展，陶瓷的3D打印技術取得了長足的進步。但基于陶瓷材料的特殊性，以當前的科技手段，無論是以DLP，SLA或其它各種方式制造的陶瓷件應定義為“陶瓷坯體”，陶瓷3D打印技術在陶瓷工藝流程中事實上取代了傳統(tǒng)的“成型工藝”，在“成型工藝”之后，仍然需要“脫脂”，“燒結”等工藝流程。只有在“燒結工藝”完成之后，陶瓷粉末顆粒才能致密化，達到設計需求。

在目前陶瓷3D打印工藝中，光敏樹脂作為固化媒介添加到陶瓷漿料中，經(jīng)過特定波長及功率的激光照射而固化，從而實現(xiàn)陶瓷的3D打�。ǔ尚停┕に�。以目前典型氧化鋁打印材料為例，其參數(shù)表如下：

主要性能參數(shù)表

由此可見，作為添加劑的光敏樹脂在整個打印材料中質量占比達到了25%以上，體積占比達到了約45~50%。經(jīng)過測試，3D打印的陶瓷件其收縮率一般約為20%或更高。而以傳統(tǒng)成型工藝如注射成型、壓制等成型后質量比一般約為3%，其收縮率一般約為10%（以氧化鋁為例）。過高的收縮率使得對于陶瓷成本的尺寸控制、表征等提出了更高的要求。因此，在3D打印的陶瓷制品后處理工藝上，也需要做出相應的改變。

目前，由于陶瓷3D打印技術仍處于研發(fā)、小規(guī)模試產(chǎn)以及特殊行業(yè)應用等方面，并沒有大規(guī)模的生產(chǎn)情況。因此，陶瓷3D打印機的終端用戶一般都會配套實驗性質的小型電加熱爐作下陶瓷后處理熱工設備。這些設備大多以傳統(tǒng)陶瓷制備工藝而設計制造，結構簡單，并不具備數(shù)據(jù)的收集分析參力；且大多數(shù)后工序的實施人員其專業(yè)主要集中于材料研發(fā)等方面，對于陶瓷3D打印技術，陶瓷燒結技術等并不精通。以目前市場反饋的情況來看，陶瓷3D的打印的“木桶效應”卡在了后處理工藝上，伴隨著高添加劑的使用，超大的收縮率直接導致了如開裂，結構強度不均，變色等等后處理問題上，這導致了陶瓷3D打印技術遲遲不能進入大批量產(chǎn)環(huán)節(jié)。
        

由此可見，氣氛保護燒結在陶瓷3D打印后處理工藝中的重要性。經(jīng)過測試，我們發(fā)現(xiàn)如果使用傳統(tǒng)燒結工藝對陶瓷3D打印件進行燒結里，無論升溫速度多慢，制品均會產(chǎn)生或多或少的龜裂紋，電鏡下可觀察到貫穿全體的裂紋。

在使用惰性氣體保護后，目前可控的升溫速度在約0.8~1度每分鐘，并且需要使用空氣/惰性氣氛。在后期，將會逐步提高整體燒結速度，并使用一體化的脫脂、燒結氣氛爐做為陶瓷3D打印件的專用生產(chǎn)設備，以最大限度縮短工藝時間，降低操作復雜度。

燒結設備技術參數(shù)表示例：

       *該爐型僅為代表尺寸，可進行各種尺寸和功能定制

二、針對市現(xiàn)狀的計劃
針對目前陶瓷3D打印后處理市場的情況，建立一個集專用于高脂含量陶瓷生坯的脫脂、燒結、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)分析、檢測為一體的實驗室，為陶瓷3D打印的終端客戶及材料開發(fā)人員提供打印后處理服務，推進陶瓷3D打印的量產(chǎn)進程的實現(xiàn)。

在后處理工序中，有機脂的袪除顯得尤為的重要，脫脂不全將直接導致產(chǎn)品開裂，染色、強度受損等問題，對此將使用具備真空能力的脫脂設備將傳統(tǒng)脫脂工藝中有機物的氧化反應更改為熱裂解反應，使用惰性氣體在脫脂過程中在腔室形成保護氣氛。并且，采用檢測設備對溫度、壓力、氧含量等實時監(jiān)測，最終形成分析報告，以固定同類型產(chǎn)品的脫脂工藝。

一體化脫脂、燒結工藝，表面研磨，工藝驗證等服務將同步展開。

公司簡介：
三角智造(蘇州)科技有限公司是一家專業(yè)提供陶瓷3D打印后處理解決方案的供應商。公司主創(chuàng)團隊在無機非金屬材料、窯爐設計制造及陶瓷燒結技術等領域有豐富經(jīng)驗。隨著陶瓷3D打印技術的快速推進，為解決相關陶瓷打印完成后的后處理需求，我們專門在蘇州建立了一個集陶瓷3D打印件脫脂、燒結、表面處理等工藝的實驗室，向廣大用戶提供工藝驗證、產(chǎn)品打樣等服務。
聯(lián)系電話：13962337668
聯(lián)系地址：蘇州市⼯業(yè)園區(qū)岸芷街沙湖科技園1棟205