蘇州大學(xué)提出3D打印陶瓷復(fù)雜結(jié)構(gòu)坯體高效清洗新方法

來源：蘇州大學(xué)

立體光刻3D打印技術(shù)憑借其打印質(zhì)量高和針對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的優(yōu)異成型能力，在高性能陶瓷構(gòu)件的增材制造領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。其中，陶瓷立體光刻坯體清洗是整個(gè)技術(shù)鏈中尤為重要的一環(huán)，優(yōu)異的清洗質(zhì)量是最終實(shí)現(xiàn)高打印精度和良好性能的基礎(chǔ)。對于高靜止粘度的粘彈膏體打印而言，當(dāng)應(yīng)用于含有內(nèi)部孔隙和精細(xì)支桿的陶瓷復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，尋求高效的清洗方法以匹配打印原料的流變學(xué)特性和坯體的結(jié)構(gòu)特征成為亟待解決的問題之一。

圖1 基于粘彈膏體的陶瓷立體光刻3D打印坯體清洗機(jī)制示意圖。

近日， 蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院先進(jìn)材料成形研究所邢占文副教授(第一作者)和李文利副教授 (通訊作者) 在3D打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷的后處理技術(shù)方面取得創(chuàng)新研究進(jìn)展，提出了一種新穎的針對粘彈膏體的清洗劑設(shè)計(jì)方法，該方法基于特定分散劑對打印坯體表面殘留的粘彈膏體陶瓷顆粒表面競爭性吸附作用，同時(shí)借助清洗輔助手段實(shí)現(xiàn)高效清洗 。 作者通過表面共聚焦三維成像和CT三維重構(gòu)評價(jià)超聲及壓力噴淋清洗效果，并通過設(shè)計(jì)驗(yàn)證模型分析明確其應(yīng)用場景，最終實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷可控打印。

圖2 精細(xì)多孔支桿結(jié)構(gòu)打印清洗效果對比。

圖3 不同尺寸方孔與圓孔結(jié)構(gòu)打印清洗效果對比。

該工作對完善新型打印/清洗一體化的立體光刻3D打印技術(shù)鏈起到了重要推動作用，相關(guān)研究成果以“ Efficient cleaning of ceramic green bodies with complex architectures fabricated by stereolithography-based additive manufacturing via high viscoelastic paste ”為題發(fā)表于 Additive Manufacturing (JCR一區(qū)，IF 10.998，制造工程類TOP期刊)，同時(shí)授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng) (ZL2021104924155、ZL2021104923970)。后續(xù)研究工作將持續(xù)圍繞結(jié)構(gòu)優(yōu)化、打印配方設(shè)計(jì)、打印策略改進(jìn)、打印過程仿真等關(guān)鍵問題展開探索與應(yīng)用推廣。

相關(guān)工作得到了江蘇省三維打印裝備與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、蘇州市重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新等項(xiàng)目的資助。