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3D陶瓷打印機(jī)流行的兩種機(jī)型和發(fā)展

更新時(shí)間:2020-01-16    點(diǎn)擊次數(shù):5466
  近年來,陶瓷3D打印逐漸興起,據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),3D打印陶瓷市場(chǎng)的規(guī)模有望從2016年的2780萬美元,增長(zhǎng)至2021年的1.315億美元,期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率將高達(dá)29.6%,2027年將達(dá)到10億美元,在航空航天,醫(yī)療,工業(yè)制造甚至消費(fèi)品領(lǐng)域?qū)?huì)迅速普及。陶瓷3D打印方法有多種,其中較方法采用的原料是陶瓷-光敏樹脂漿料,工藝流程如下:
 
  陶瓷-光敏樹脂漿料由陶瓷粉和液態(tài)光敏樹脂單體混合而成,此外還包括光引發(fā)劑、溶劑、分散劑等助劑。
 
  3D陶瓷打印機(jī)流行的兩種機(jī)型:
 
  1. 采用下光源面投影固化陶瓷-光敏樹脂漿料。
 
  2. 采用上置激光-振鏡掃描固化陶瓷-光敏樹脂漿料。打印氧化鋯陶瓷測(cè)試件3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為1100 MPa,相對(duì)密度為99%。

  在研究所研發(fā)成果的基礎(chǔ)上,我們已能批量生產(chǎn)高性能陶瓷3D打印機(jī),這種打印機(jī)有4種型號(hào),其主要技術(shù)參數(shù)如下:
 
  01
 
  采用激光–振鏡掃描成形原理
 
  激光固化陶瓷–光敏樹脂漿料后,形成3D陶瓷生坯件,然后經(jīng)脫脂與高溫?zé)Y(jié),構(gòu)成陶瓷件。
 
  02
 
  漿料性能穩(wěn)定,打印陶瓷件的密度和強(qiáng)度高
 
  采用高陶瓷容積比的漿料,所含成分長(zhǎng)時(shí)間不偏析、不沉降,打印陶瓷件有高密度和高強(qiáng)度。
 
  03
 
  采用循環(huán)式加料與余料回收,材料利用率高
 
  不設(shè)置活塞式漿料缸,采用強(qiáng)力泵使陶瓷漿由料盒流至成形臺(tái),并循環(huán)工作,回收剩余的陶瓷漿料,正常打印所需漿料容積小于3~5 L,特別適合打印材料研發(fā)。
 
  04
 
  刮刀傾角可變,鋪設(shè)漿料薄層均勻、平坦
 
  能根據(jù)陶瓷漿料的黏度,優(yōu)化刮刀傾角,確保漿料薄層達(dá)到25μm。
 
  05
 
  采用特殊防卡殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),運(yùn)行更可靠
 
  漿料中細(xì)小陶瓷硬粒不會(huì)造成運(yùn)動(dòng)障礙和卡死。
 
  06
 
  多項(xiàng)打印參數(shù)可調(diào),工藝性和材料適應(yīng)性好
 
  可調(diào)節(jié)的參數(shù)有:激光輸出功率、光斑尺寸、激光焦點(diǎn)、激光掃描速度和掃描路徑、刮刀傾角和打印速度,從而能確保陶瓷件層間可靠粘結(jié)、表面光潔和高打印效率,并可打印梯度組織陶瓷件。因此,與DLP式陶瓷3D打印機(jī)相比較,有更好的工藝性和材料適應(yīng)性。
 
  2018年,我司研發(fā)了一臺(tái)基于擠出自由成形制造的陶瓷3D打印機(jī),并用氧化鋁、氧化鋯、生物玻璃45S5分別成形了C形環(huán)狀樣件,然后測(cè)量了各個(gè)樣件燒結(jié)前后的硬度。測(cè)量結(jié)果表明了使用這樣一臺(tái)定制化設(shè)計(jì)3D陶瓷打印機(jī)打印陶瓷件的可行性。
 
  定制化設(shè)計(jì)的機(jī)器由一臺(tái)塑料熔融沉積成形3D打印機(jī)轉(zhuǎn)換而來。這臺(tái)設(shè)備長(zhǎng)寬高分別為320mm,320mm,600mm。外部框架使用鋁合金型材。為了安裝用于陶瓷漿料的新型擠出機(jī),需要設(shè)計(jì)新的擠出裝置。擠出裝置需要包含一個(gè)自動(dòng)儲(chǔ)料盒,在該儲(chǔ)料盒中儲(chǔ)存用于擠出的陶瓷漿料。
 
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