國(guó)內(nèi)硅基3D打印陶瓷型芯新突破，西安國(guó)宏天易已通過(guò)初步論證實(shí)驗(yàn)

南極熊導(dǎo)讀：西安國(guó)宏天易在硅基3D打印陶瓷型芯取得了新突破，漿料固含量達(dá)75%，經(jīng)過(guò)3D打印成形、脫脂、浸漬、燒結(jié)等工序處理，僅需一周的時(shí)間，便生產(chǎn)出合格的陶瓷型芯，1550℃高溫強(qiáng)度達(dá)15Mpa以上，并已通過(guò)了初步論證實(shí)驗(yàn)。


硅基陶瓷型芯制造工藝

硅基陶瓷型芯因其耐高溫性能優(yōu)良，熱膨脹率低、無(wú)晶型轉(zhuǎn)變、冶金化學(xué)穩(wěn)定性良好、抗蠕變性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐高溫性好等原因，成為新型發(fā)動(dòng)機(jī)用空心渦輪葉片內(nèi)腔成型的重要結(jié)構(gòu)部件。目前傳統(tǒng)制備硅基陶瓷型芯使用熔模鑄造技術(shù)，工藝流程繁瑣、成型精度低、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、制作成本高，為解決上述問(wèn)題，陶瓷增材制造技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為重要。

采用陶瓷增材制造技術(shù)制備陶瓷型芯可大幅縮短陶瓷型芯的生產(chǎn)周期由1個(gè)月縮短至1周，并降低了成本。但目前國(guó)內(nèi)的增材制造陶瓷型芯面臨成型精度、坯體強(qiáng)度、溶失性均不能滿足實(shí)際應(yīng)用需求，難以應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)型芯的研制驗(yàn)證以及高精度型芯的批量化生產(chǎn)；且增材制造陶瓷型芯普遍存在固相含量較低、臺(tái)階效應(yīng)明顯、脫脂易開裂等問(wèn)題，導(dǎo)致高成型精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的硅基陶瓷型芯成型還有較大難度。

國(guó)內(nèi)硅基3D打印陶瓷型芯新突破

西安國(guó)宏天易智能科技有限公司自2019年開始進(jìn)行陶瓷增材制造技術(shù)研究，經(jīng)過(guò)兩年的研發(fā)、迭代，最終掌握了高精度型芯的增材制造控形技術(shù)、復(fù)雜型芯脫脂開裂控制技術(shù)，突破了硅基陶瓷型芯增材制造漿料普遍存在固相含量較低、臺(tái)階效應(yīng)明顯、脫脂易開裂等難題。

△3D打印陶瓷成型工藝核心：打印成型、脫脂、浸漬處理、燒結(jié)

高精度型芯的增材制造控形是制約陶瓷型芯增材制造應(yīng)用的一大難點(diǎn)，西安國(guó)宏天易智能科技有限公司在配置漿料時(shí)，選用氧化鋁等氧化物漿料對(duì)漿料進(jìn)行改性，提高型芯耐溫性和力學(xué)性能，增材制造、脫脂完成后，采用一定的速度將型芯素坯在特定的高濃度的氧化硅無(wú)機(jī)漿料中進(jìn)行浸漬提拉處理，經(jīng)過(guò)不同溫度段的烘干處理，將浸漬后的型芯素坯采用輔助工裝燒結(jié)方法在空氣氣氛下燒結(jié)即可得到高表面精度硅基陶瓷型芯毛坯，通過(guò)輔助工裝有效控制燒結(jié)過(guò)程中陶瓷型芯不同部位處冷卻速度控制從而達(dá)到增材制造型芯的高精度控形。



增材制造陶瓷型芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件表面曲率以及壁厚變化跨度大， 在脫脂燒結(jié)過(guò)程中各部位應(yīng)力變化不均，且坯體強(qiáng)度不斷變化，在結(jié)構(gòu)薄弱位置易造成開裂，且開裂位置具有隨機(jī)性，無(wú)法精確控制脫脂過(guò)程，復(fù)雜型芯脫脂開裂控制也是制約陶瓷型芯增材制造應(yīng)用的一大難點(diǎn)。

西安國(guó)宏天易智能科技有限公司通過(guò)2年的迭代、研發(fā)，過(guò)程中開發(fā)了大量的技術(shù)手段，對(duì)脫脂、燒結(jié)各過(guò)程進(jìn)行有效控制，規(guī)避了硅基陶瓷型芯的開裂風(fēng)險(xiǎn)，在現(xiàn)零件狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)陶瓷型芯小范圍內(nèi)壁厚劇烈變化的順利脫脂。

西安國(guó)宏天易智能科技有限公司采用自研固含量高達(dá)75%以上硅基陶瓷漿料作為原材料，經(jīng)過(guò)3D打印成形、脫脂、浸漬、燒結(jié)等工序處理，僅需一周的時(shí)間，便生產(chǎn)出合格的陶瓷型芯，并已通過(guò)了初步論證實(shí)驗(yàn)。

粗糙度	Ra1.6
精度	±0.1
1550℃高溫強(qiáng)度	15Mpa以上
孔隙率	35%以上

△3D打印陶瓷型芯性能

與傳統(tǒng)依賴模具的熱壓注方法相比，西安國(guó)宏天易智能科技有限公司提供的方法不僅解決了定向凝固用硅基陶瓷型芯薄壁、中空復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高精度成形問(wèn)題，還突破了上述結(jié)構(gòu)燒結(jié)變形開裂及高溫強(qiáng)度穩(wěn)定性等多個(gè)難題，為高精度航空工業(yè)用定向凝固空心渦輪葉片提供了新思路。

關(guān)于西安國(guó)宏天易
西安國(guó)宏天易智能科技有限公司位于西安市未央?yún)^(qū)航空航天科技產(chǎn)業(yè)園，是國(guó) 內(nèi)技術(shù)實(shí)力雄厚的增材制造一站式服務(wù)供應(yīng)商，是國(guó)內(nèi)擁有金屬及陶瓷增材制造核心技術(shù)的高新技術(shù)企業(yè)。公司與清華大學(xué)、西安交通大學(xué)等高等學(xué)府開展“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合，以“雙一流”高校畢業(yè)博士、碩士為核心骨干，構(gòu)建高層次專業(yè)人才團(tuán)隊(duì)。


西安國(guó)宏天易智能科技有限公司是國(guó)內(nèi)技術(shù)實(shí)力雄厚的增材制造一站式服務(wù)供應(yīng)商，是國(guó)內(nèi)擁有金屬及陶瓷增材制造核心技術(shù)的高新技術(shù)企業(yè)，以金屬增材制造、陶瓷復(fù)合成型、高性能修復(fù)技術(shù)三大核心技術(shù)為支撐，集設(shè)計(jì)優(yōu)化、工藝開發(fā)、增材制造、成品生產(chǎn)為一體，為軍工行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品服務(wù)。