陶瓷材料快速成型技术及优点分析

《陶瓷材料快速成型技术及优点分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、陶瓷材料快速成型技术及优点分析　　【摘要】目前陶瓷材料快速成型技术主要有：熔融沉积成型技术、三维打印成型技术、喷墨打印成型技术、分层实体成型技术、立体光刻成型技术、选区激光烧结成型；其主要优点为：能快速地打印出自己想要的陶瓷产品的形状、节省了成本、打破了传统陶艺的规则形体。阐述了现阶段陶瓷快速成型技术面临的问题及未来的研究方向。　　【关键词】陶瓷；快速成型；优点；面临问题　　1.引言　　快速成型技术，俗称3D打印，是集CAD/CAM技术、激光加工技术、数控技术和新材料等技术领域的最新成果于一体的零件原型制造技

2、术[1]。至1984年CharlesHull发明了将数字资源打印成三维立体模型的技术以来，快速成型技术得到飞速发展。计算机技术的快速发展和三维CAD软件应用的不断推广，越来越多的产品基于三维CAD设计开发，使得快速成型技术的得到了广泛应用。笔者结合自身的求学经历和阅读文献，分别从几种主要的陶瓷快速成型技术、陶瓷快速成型的特点和陶瓷快速成型的展望，总结了现阶段陶瓷快速成型技术的发展状况。　　2.几种主要的陶瓷快速成型技术　　2.1熔融沉积成型技术　　熔融沉积成型（FusedDepositionofCeramic

3、s，FDC）技术是美国Rutgers大学和Argonne国家实验室研发的[3]，该技术采用与FDM（FusedDepositionModeling）类似工艺，使用陶瓷高分子复合原料通过挤制工艺形成的细丝来成型三维立体的陶瓷坯体。在此工艺中，将陶瓷粉与高分子粘结剂混合制备细丝是关键，需要合适的粘度、柔韧性、弯曲模量、强度和结合性能等。目前已开发出制备细丝专用的热塑性结合剂，主要由聚合物、弹性体、石蜡及增粘剂构成。　　2.2三维打印成型技术　　三维打印成型（Threedimensionalprinting，3DP

4、）技术是根据计算?C输出的二维像素的信息，利用喷嘴向待成型的陶瓷粉床上喷射结合剂，喷射打印完一层后，粉料床通过底部的活塞向下移动一点的距离，并在粉料床顶部添加新的粉料，然后再喷射打印结合剂，重复此过程，完成后除去未喷射结合的粉料，即可得到要成型的立体工件。三维打印可用于成型陶瓷、金属、金属陶瓷复合材料及高分子材料。目前已商业化的三维打印技术主要是用于打印制备金属铸造用陶瓷模具，材质可以是氧化铝、氧化锆、氧化硅、锆英砂和碳化硅，而常用的结合剂为硅溶胶[4]。　　2.3喷墨打印成型技术　　陶瓷喷墨打印成型技术（C

5、eramicinkjetprinting）是从三维打印成型发展而来，同时结合了用于文字输出的喷墨打印机的原理。目前喷墨打印成型技术可以采用连续式喷墨打印机（ContinuousInk-jetPrinter）和间歇式喷墨打印机（DroponDemandJetPrinter）。连续式喷墨打印技术具有较高的成型效率，而间歇式打印技术具有较高墨水利用率，而且可以方便的实现对陶瓷部件成分的逐点控制。对于喷墨打印成型技术来讲，陶瓷墨水的配制是关键。要求陶瓷粉体在墨水中具有良好均匀的分散，并且陶瓷墨水需要合适的粘度、表面张

6、力及电导率，较快的干燥速率和尽可能高的固相含量。　　2.4分层实体成型技术　　分层实体成型技术（LaminatedObjectManufacturing，LOM）是美国的Helisys公司LonePeakEngineering公司开发并实现商业化的，该工艺是利用激光在x-y方向的移动切割每一层薄片材料，每完成一层的切割，控制工作平台在z方向的移动以叠加新一层的薄片材料。激光的移动由计算机控制，层与层之间的结合可以通过粘结剂加热或热压来实现。由于该方法只需要切割出轮廓线，因此成型速度较快，并且非常适合制造层状复

7、合材料。LOM工艺已成功应用于结构陶瓷部件的制备。　　2.5立体光刻成型技术　　立体光刻成型又称为立体印刷成型或光敏固化成型，这种方法最早由3DSystems公司开发成功。最初该技术主要应用于高分子材料的成型，后来将其用于陶瓷成型，其基本过程是将陶瓷粉与可光固化的树脂混合制成陶瓷料浆，铺展在工作平台上，通过计算机控制紫外线选择性照射溶液表面，陶瓷料浆中的溶液通过光聚合形成高分子聚合体并与陶瓷相结合；通过控制工作平台在z方向的移动，可以使新的一层料浆流向已固化部分表面，如此反复工作，最终就可以形成陶瓷坯体。　　

8、2.6选区激光烧结成型　　激光选区烧结成型（SLS）最初是由美国德克萨斯大学的Deckard于1986年提出的，后来美国DTM公司和德国EOS公司先后开发成功基于SLS技术的成型系统；其商品化的SLS125型采用的是20W的二氧化碳激光器，可制造的最大工件直径为30.5cm。在激光选区烧结成型中，粘结剂可以直接混合或包覆在陶瓷粉末表面，激光选区烧结成型的陶瓷只是一个坯体，因为在SLS过程中，激光对粉