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高精度陶瓷3D打印的技术分析是怎样的
2022-07-08 17:43
高精度陶瓷3D打印材料具有良好的高温性能、高强度、高硬度、低密度和良好的化学稳定性,广泛应用于航空航天、汽车、生物等行业。但是陶瓷成型困难的特点限制了它的使用,特别是复杂陶瓷零件的成型是通过复杂的模具来实现的。高精度陶瓷3D打印的出现为陶瓷零件的成型提供了新的途径。高精度陶瓷3D打印又称增材制造,是一种基于数字模型文件,通过逐层打印来制造物体的技术。那么,高精度陶瓷3D打印的技术分析是怎样的?
高精度陶瓷3D打印的技术分析是怎样的?
1、陶瓷零件的高精度陶瓷3D打印包括制备陶瓷浆料、绘制三维模型和切片、高精度陶瓷3D打印成型、烧结等工艺过程。高精度陶瓷3D打印技术研究的陶瓷材料包括氧化锆、氧化铝、磷酸三钙、碳化硅、碳硅化钛、陶瓷前驱体等。其打印技术主要包括喷墨打印技术(IJP)、熔融沉积成形技术(FDM/FDC)、光固化成形技术(SLA/DLP)、分层实体制造技术(LOM)、激光选择性熔化技术/激光选择性烧结技术(SLM/DLP)
2、其中IJP高精度陶瓷3D打印技术原理简单,打印头成本低,易于产业化。但油墨制备要求粉末粒度均匀,不结块,流动性好,高温化学性能稳定。而且喷墨打印头容易堵塞,墨滴大小限制了打印高度,很难制备Z轴方向不同高度的三维结构。
3、高精度陶瓷3D打印技术可以低成本大规模成型陶瓷零件,但粘结剂的强度导致零件强度有限,难以制备出力学性能优异的陶瓷零件。
4、与SLA技术相比,DIW技术不需要紫外光和激光辐射,可以在室温下成型,可以制备高含量的均匀稳定的陶瓷悬浮液。烧结后,可以获得高密度的烧结体。而水基陶瓷悬浮稳定性差,贮存期短,有机基陶瓷浆料稳定性高,但低温出胶工艺增加了制造成本。
5、SLS高精度陶瓷3D打印技术可以制备无支撑的复杂陶瓷零件,但由于铺胶密度的限制,陶瓷制品的密度不高。
6、SLA技术具有很高的成形精度,可用于制备几何形状复杂的零件。所获得的陶瓷部件在烧结后具有高的密度和优异的性能,但是由于需要设置支撑结构和后处理的麻烦,很难使用该技术。同时还要考虑二次固化问题,高折射率材料很难使用这种技术。
7、LOM高精度陶瓷3D打印成形率高,无设计支撑,但后处理工艺复杂,成形毛坯各方向力学性能不同。
8、不同的高精度陶瓷3D打印成型方式各有利弊。在实际生产和制备过程中,需要平衡周期时间、经济成本、精度、尺寸等诸多因素。并选择合适的高精度陶瓷3D打印成型方法。
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