蘇州大學提出3D打印陶瓷復雜結構坯體高效清洗新方法

來源：蘇州大學

立體光刻3D打印技術憑借其打印質量高和針對復雜結構的優(yōu)異成型能力，在高性能陶瓷構件的增材制造領域應用越來越廣泛。其中，陶瓷立體光刻坯體清洗是整個技術鏈中尤為重要的一環(huán)，優(yōu)異的清洗質量是最終實現(xiàn)高打印精度和良好性能的基礎。對于高靜止粘度的粘彈膏體打印而言，當應用于含有內部孔隙和精細支桿的陶瓷復雜結構時，尋求高效的清洗方法以匹配打印原料的流變學特性和坯體的結構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打印坯體清洗機制示意圖。

近日， 蘇州大學機電工程學院先進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打印復雜結構陶瓷的后處理技術方面取得創(chuàng)新研究進展，提出了一種新穎的針對粘彈膏體的清洗劑設計方法，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，同時借助清洗輔助手段實現(xiàn)高效清洗 。 作者通過表面共聚焦三維成像和CT三維重構評價超聲及壓力噴淋清洗效果，并通過設計驗證模型分析明確其應用場景，最終實現(xiàn)復雜結構陶瓷可控打印。

圖2 精細多孔支桿結構打印清洗效果對比。

圖3 不同尺寸方孔與圓孔結構打印清洗效果對比。

該工作對完善新型打印/清洗一體化的立體光刻3D打印技術鏈起到了重要推動作用，相關研究成果以“ 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)，同時授權發(fā)明專利2項 (ZL2021104924155、ZL2021104923970)。后續(xù)研究工作將持續(xù)圍繞結構優(yōu)化、打印配方設計、打印策略改進、打印過程仿真等關鍵問題展開探索與應用推廣。

相關工作得到了江蘇省三維打印裝備與制造重點實驗室、蘇州市重點產業(yè)技術創(chuàng)新等項目的資助。