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(jìn)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(jìn)行轉(zhuǎn)變,。經(jīng)過多年的發(fā)展,，3D打印技術(shù)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(shù)取行了長足的進(jìn)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(jìn)行燒結(jié)，一般的制造過程都是3D打印成型,，后處理脫脂,、燒結(jié)等形式完成,。本文針對陶瓷3D打印的后處理市場現(xiàn)狀進(jìn)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(shù),，計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD）,，計算機(jī)輔助制造（CAM）等應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展,，陶瓷的3D打印技術(shù)取得了長足的進(jìn)步。但基于陶瓷材料的特殊性,，以當(dāng)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(yīng)定義為“陶瓷坯體”,，陶瓷3D打印技術(shù)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(jié)”等工藝流程,。只有在“燒結(jié)工藝”完成之后，陶瓷粉末顆粒才能致密化,，達(dá)到設(shè)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打印（成型）工藝,。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(zhì)量占比達(dá)到了25%以上,，體積占比達(dá)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(zhì)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(yīng)的改變。

目前,，由于陶瓷3D打印技術(shù)仍處于研發(fā),、小規(guī)模試產(chǎn)以及特殊行業(yè)應(yīng)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(jī)的終端用戶一般都會配套實驗性質(zhì)的小型電加熱爐作下陶瓷后處理熱工設(shè)備,。這些設(shè)備大多以傳統(tǒng)陶瓷制備工藝而設(shè)計制造，結(jié)構(gòu)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(shù),，陶瓷燒結(jié)技術(shù)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(yīng)”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(dǎo)致了如開裂，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不均,，變色等等后處理問題上,，這導(dǎo)致了陶瓷3D打印技術(shù)遲遲不能進(jìn)入大批量產(chǎn)環(huán)節(jié)。
        

由此可見,，氣氛保護(hù)燒結(jié)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(jié)工藝對陶瓷3D打印件進(jìn)行燒結(jié)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(hù)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(jié)速度，并使用一體化的脫脂,、燒結(jié)氣氛爐做為陶瓷3D打印件的專用生產(chǎn)設(shè)備,，以最大限度縮短工藝時間，降低操作復(fù)雜度,。

燒結(jié)設(shè)備技術(shù)參數(shù)表示例：

       *該爐型僅為代表尺寸,，可進(jìn)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(jié)、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(wù)，推進(jìn)陶瓷3D打印的量產(chǎn)進(jìn)程的實現(xiàn),。

在后處理工序中,，有機(jī)脂的袪除顯得尤為的重要，脫脂不全將直接導(dǎo)致產(chǎn)品開裂,，染色,、強(qiáng)度受損等問題，對此將使用具備真空能力的脫脂設(shè)備將傳統(tǒng)脫脂工藝中有機(jī)物的氧化反應(yīng)更改為熱裂解反應(yīng),，使用惰性氣體在脫脂過程中在腔室形成保護(hù)氣氛,。并且,，采用檢測設(shè)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(jié)工藝,，表面研磨，工藝驗證等服務(wù)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(yīng)商,。公司主創(chuàng)團(tuán)隊在無機(jī)非金屬材料、窯爐設(shè)計制造及陶瓷燒結(jié)技術(shù)等領(lǐng)域有豐富經(jīng)驗,。隨著陶瓷3D打印技術(shù)的快速推進(jìn),，為解決相關(guān)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(jié),、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(wù),。
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