微納3D打�,。和黄苽鹘y(tǒng)陶瓷制造局限,，解鎖新材料潛力

來源：摩方精密

陶瓷材料因其卓越的耐高溫性,、耐腐蝕性以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性,，在機(jī)械工程,、化學(xué)工業(yè)、電子通訊以及生物醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,。然而,，傳統(tǒng)的陶瓷加工方法，如注射成型,、干壓成型,、凝膠注射成型等，對模具的依賴度較高,，難以滿足集成化,、復(fù)雜化和精密化陶瓷制品快速制造的需求。與傳統(tǒng)的陶瓷加工技術(shù)相比,，陶瓷增材制造技術(shù)打破了傳統(tǒng)陶瓷加工過度依賴模具的局限,，無需模具即可快速生產(chǎn)出完全個(gè)性化的陶瓷產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自由度高,，并被認(rèn)為是構(gòu)成工業(yè)4.0的眾多顛覆性技術(shù)之一,。

以創(chuàng)為序，開拓?zé)o人之境
根據(jù)Global Market Insights 2024年8月發(fā)布的市場研究報(bào)告,，2023年陶瓷3D打印市場價(jià)值為6170萬美元,，預(yù)計(jì)到2032年將達(dá)到3.65億美元，年復(fù)合增長率為11.5%,，這一數(shù)據(jù)表明,，陶瓷3D打印市場雖然目前仍屬于一個(gè)利基市場，但其增長潛力巨大,，未來發(fā)展前景廣闊,。

如今，在以高水平創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力,，加速培育新型生產(chǎn)力的戰(zhàn)略背景下,，摩方精密公司積極響應(yīng)國家號(hào)召，不斷深化科技創(chuàng)新,，致力于新材料的研發(fā)與應(yīng)用邊界的拓展,，加快增材制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化步伐,，為我國制造業(yè)的升級(jí)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐,。

近年來，摩方精密在材料科學(xué)領(lǐng)域取得了顯著成就，連續(xù)推出了包括氧化鋁,、氧化鋯以及聚合物SiOC陶瓷前驅(qū)體等多種自主研發(fā)的新型陶瓷材料,。這些材料不僅豐富了市場選擇，提升了產(chǎn)品的性能指標(biāo),，而且在航空航天,、生物醫(yī)療、電子通信等高精尖領(lǐng)域展現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用前景,。

超高打印精度,、優(yōu)秀的比強(qiáng)度、高陶瓷產(chǎn)率以及復(fù)雜高精度零部件的可加工性能,，加之摩方精密微納3D打印技術(shù)所特有的均勻性高,、內(nèi)應(yīng)力低、精度高的陶瓷生坯件制備能力,，共同極大地推動(dòng)了陶瓷材料在工程領(lǐng)域和極端環(huán)境中的廣泛應(yīng)用,。

以精為首，打通微納之差
5G毫米波通訊技術(shù)的到來促使基站濾波器朝著小型化,、輕量化,、形狀復(fù)雜化和低介電損耗化方向發(fā)展。為了兼顧濾波器尺寸和形狀設(shè)計(jì)的需要,，具有適中介電常數(shù),、超低介電損耗和近零諧振頻率溫度系數(shù)的微波介質(zhì)陶瓷已經(jīng)成為毫米波通訊的首選。

中南大學(xué)劉紹軍課題組和河北工業(yè)大學(xué)胡寧團(tuán)隊(duì)的程立金老師通過摩方精密面投影微立體光刻(PμSL)技術(shù)(microArch® S240,，精度：10 μm)成功制備了高性能高精度的Mg2TiO4微波陶瓷,，并澄清了加工參數(shù)（激光功率、曝光時(shí)間和鋪層厚度）對加工精度和介電性能的影響,，最終制備出品質(zhì)因子為142,000GHz的Mg2TiO4微波陶瓷,。

DOI：10.1016/j.addma.2023.103413

PμSL 3D打印技術(shù)能夠定制化地打印出任意結(jié)構(gòu)且具有優(yōu)異介電性能的Mg2TiO4陶瓷。該技術(shù)能夠打印出圓柱和方柱陣列,，以及濾波器基底結(jié)構(gòu)（其中圓柱的最小直徑為440 μm,，層厚為40 μm）。打印出的陶瓷的品質(zhì)因素Q·f最大可達(dá)1.5×105 GHz（接近傳統(tǒng)干壓法成型的陶瓷值）,，介電常數(shù)εr最大為14.3,。

DOI：10.1016/j.addma.2023.103757

在功能陶瓷的3D打印制備領(lǐng)域，該新型制備方法取得了重大突破,，有效解決了多項(xiàng)技術(shù)難題,。傳統(tǒng)3D打印功能陶瓷在成形過程中往往存在樣品精度不足、密度偏低以及介電性能不及傳統(tǒng)成形方法等缺陷,，而該制備方法通過技術(shù)創(chuàng)新,，成功克服了這些瓶頸問題,。

這一進(jìn)展為小型化、高性能濾波器的制造提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持,，對于滿足5G/6G通信領(lǐng)域?qū)Ω咝阅転V波器的需求具有重要意義,。

以生為名，勾勒重塑之光
來自上海交通大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì),，采用摩方精密microArch® S240（精度：10 μm）高精度3D打印設(shè)備,，成功制備了生物活性玻璃支架。

該支架通過特殊工藝,，有助于氧化石墨烯（GO）穩(wěn)定且均勻地固定在其表面,。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)在支架上接種并培養(yǎng)了骨髓干細(xì)胞,、靜脈細(xì)胞和細(xì)胞因子,，隨后將其移植入小鼠體內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,，該支架能有效促進(jìn)毛細(xì)血管和骨組織的生成,，其中BG/0.5%GO支架在促進(jìn)骨再生方面的效果顯著優(yōu)于純生物活性玻璃（BG）支架。

此項(xiàng)研究成功實(shí)現(xiàn)了骨組織的再生,，為臨床骨缺損治療提供了新的思路和方法,。基于其優(yōu)異的性能表現(xiàn),，該支架有望在未來的臨床實(shí)踐中用于治療骨缺損,，為患者帶來更為有效的治療方案。

DOI：10.1016/j.compositesb.2023.110673

此外,，摩方精密在齒科修復(fù)領(lǐng)域的一項(xiàng)突破性終端應(yīng)用成果為“極薄強(qiáng)韌牙齒貼面”,，該貼面是最低厚度可達(dá)40 μm，這一技術(shù)進(jìn)步標(biāo)志著義齒修復(fù)技術(shù)從傳統(tǒng)的“有創(chuàng)”治療向“無創(chuàng)”治療的重大轉(zhuǎn)變,，極大地提升了齒科修復(fù)治療的技術(shù)水平和服務(wù)質(zhì)量,。

值得一提的是，摩方精密的這一創(chuàng)新成果已獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目的立項(xiàng)支持,，項(xiàng)目名為“極薄強(qiáng)韌陶瓷義齒微立體光固化增材制造技術(shù)與裝備”,。通過此項(xiàng)目的實(shí)施，摩方精密將進(jìn)一步推動(dòng)我國口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新,，加強(qiáng)臨床研究與實(shí)踐的結(jié)合,，為齒科修復(fù)領(lǐng)域提供更為先進(jìn)、高效,、精準(zhǔn)的解決方案,，從而不斷提升我國口腔醫(yī)療服務(wù)的整體水平，為人民群眾的口腔健康貢獻(xiàn)力量,。

在當(dāng)前先進(jìn)陶瓷制造領(lǐng)域,，增材制造技術(shù)已成為最具潛力的關(guān)鍵發(fā)展方向之一,，以其獨(dú)特的精細(xì)成型能力為陶瓷零部件的生產(chǎn)帶來了革命性的新機(jī)遇。該技術(shù)不僅提高了產(chǎn)品的精度和復(fù)雜性,，同時(shí)也優(yōu)化了材料的使用效率。展望未來,，伴隨技術(shù)的深入研發(fā)和成本的逐步降低,，陶瓷增材制造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域預(yù)期將顯著拓寬，這將極大地促進(jìn)市場潛力的釋放和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)展,。

在此背景下,，摩方精密將持續(xù)致力于推動(dòng)材料科學(xué)的邊界擴(kuò)展和技術(shù)創(chuàng)新，為機(jī)械工程,、通訊工程,、航空航天、生物醫(yī)療領(lǐng)域帶來前所未有的設(shè)計(jì)自由度和性能提升,，以實(shí)現(xiàn)更高效,、更精細(xì)、更具成本效益的陶瓷零部件制造,。