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新型DLP技术3D打印大尺寸陶瓷材料佛山光垒智造老

作者:admin 发布时间:2019-02-16 18:36 浏览:

  3D打印陶瓷的热潮,开始逐渐到来了吗?南极熊发现其技术和应用都开始取得突破。

  陶瓷并不陌生,是一个古老而又年轻的话题,从我们熟知的秦砖汉瓦、老虎机游戏唐三彩、宋瓷、清瓷等等,无不显示了古人的智慧。中国的陶瓷历史源远流长,古代从广州出发的“海上丝绸之路”更被誉为“陶瓷之路”,陶瓷在中国的发展中占据重要的地位,乃至于外国人把中国的英文名定为”china(瓷器)”,然中国陶瓷自清代末期开始凋落。

  现代,大大小小的陶瓷制品在我们生活中随处可见,大到家用的瓷砖、面盆、马桶、陶瓷刀、高档的陶瓷首饰等等,小到陶瓷零件、陶瓷手表、烤瓷牙、精细陶瓷等。很快,我们将会与陶瓷贴的更紧密了,因为5G时代的手机等电子产品的背板都要换成陶瓷材料了,小米推出的最新款手机就是用陶瓷盖板的。现代陶瓷逐渐向电子、生物、节能环保、新能源领域、航空航天等更广的领域发展,但在现代陶瓷的舞台上,排在前面的依然只有国外的企业,如法国的圣戈班、日本的京瓷等等,国内企业仍然落后。

  那么这些形形色色的陶瓷产品是如何制作?通常是陶瓷原料混合一定的粘结剂,然后采用不同的成型工艺,制作出特定形状后,再进行脱脂烧结,形成所需要的产品。

  陶瓷原材料包括:包括通用陶瓷材料,如黏土,特种陶瓷材料,如氧化铝(Al2O3),氧化锆(ZrO2),骨科采用的羟基磷灰石(HAP),生物陶瓷(TCP)如牙科,氮化硅(Si4N4)。这些陶瓷材料一般磨成很细的粉体,跟粘结剂混合再一块,然后成型。

  陶瓷成型工艺是将陶瓷胚料做成规定尺寸和形状,并具有一定机械强度的生坯,是陶瓷制作中的关键工艺。传统典型的陶瓷成型工艺包括有干压成型、半干压成型、可塑成型、流延法、注浆成型法、等静压法等。

  但对于复杂的陶瓷结构,传统的陶瓷制造手段就不行了,需要用到3D打印陶瓷技术。

  目前已知的3D打印陶瓷技术有5-6种,其中已经商业化的主要是奥地利LITHOZ的LOM技术、法国Prodways的DLP-LED光技术、法国3DCeram推出的激光快速陶瓷制造(FCP)技术。这三种技术都以紫外光固化含光敏树脂的陶瓷浆料,其区别主要在于光源种类和投影方式、和浆料层层摊放的方法。

  上述技术用Al2O3,ZrO2,HAP,TCP,Si4N4超细粉+光敏树脂的混合浆料,目前最大打印平台是300*300平方mm;

  国内的研究主要集中在清华(奥地利LITHOZ设备)为主的高校和科研院所,多采用DLP下投影的方式,广东工业大学日前也开展了研究,广东也有公司(2016年12月底,深圳上市企业光韵达采购了一台法国3DCeram的设备)和高校购买了欧洲的机器,借此开发新的陶瓷浆料和新应用。

  目前,国外陶瓷3D机陆续进入中国,国内也有一些企业在开发,例如北京十维科技、东莞智维、深圳长朗三维等。

  佛山市光垒智能制造有限公司提供了一种基于DLP技术的全新的3D陶瓷成型工艺,“光垒智造”将传统的陶瓷膏料制作成能够使用紫外光固化的陶瓷膏料,然后陶瓷膏料在紫外光的照射下固化,逐层打印,最终形成三维陶瓷胚体,下图展示的是陶瓷3D打印的整个过程。光垒的3D陶瓷打印摆脱了传统工艺的束缚,成型方便,能够制造出传统工艺所不能实现的复杂结构,并且大大缩短了制造周期。

  光垒智造英文名为“CeraEPI”,Cera是Ceramic的简称,EPI是epitaxy的简称,意为陶瓷的外延制造,合乎增材制造,其经验理念为三个C,依次代表china、ceramic、Creative。它主要服务于以佛山地区的陶瓷产业,在陶瓷大幅面打印、陶瓷打印材料、设备智能化方面具有多项核心技术,以提供实用化的陶瓷3D打印技术为己任,为业界提供陶瓷工业化所需的“高速率、高精度、大幅面、低成本”陶瓷3D打印解决方案。

  目前,光垒智造可根据客户需求,灵活掌握收缩度(10-25%)和气孔率、密度(90-98%TD)等的关系;陶瓷粉体积比由目前的40-50%提高到55-80%,打印的尺寸可扩展到300mm*180mm。

  需要专门的陶瓷3D成型设备,这种设备需要能够打印低流动性或不流动性的陶瓷膏料,因为陶瓷烧结要达到好的烧结质量,需要大粉胶比(60%以上)的膏料,这种膏料一般是不流动的;

  需要配合该设备的光固化陶瓷膏料,该陶瓷膏料既要匹配设备所用的紫外光源,也要在后续烧结工艺容易排胶;

  三个要素都打通,才能算得上实现了陶瓷3D打印。另外,要是这种技术尽快推入市场,还需与陶瓷粉体的生产厂家以及陶瓷应用厂家紧密配合,努力提高3D打印陶瓷产品的生产效率和降低成本,争取在某些3D打印陶瓷材料能发挥优势的领域形成产品。

  光垒智造立足佛山,具备陶瓷3D打印这三个要素。范博士表示,3D打印陶瓷市场虽然极大,但技术门槛很高,需要设备、原材料、烧结、粉体等多方紧密配合方能成熟,不建议规模小的企业涉足该领域,3D打印陶瓷需要整合国内多方力量,对相应技术进行攻关,力争早日实现产业化。

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