3D陶瓷打印機流行的兩種機型和發(fā)展
更新時間:2020-01-16 點擊次數(shù):5345
近年來,陶瓷3D打印逐漸興起,據(jù)機構(gòu)預(yù)測,3D打印陶瓷市場的規(guī)模有望從2016年的2780萬美元,增長至2021年的1.315億美元,期間的復(fù)合年增長率將高達29.6%,2027年將達到10億美元,在航空航天,醫(yī)療,工業(yè)制造甚至消費品領(lǐng)域?qū)杆倨占?。陶?D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陶瓷打印機流行的兩種機型:
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。打印氧化鋯陶瓷測試件3點彎曲強度為1100 MPa,相對密度為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,這種打印機有4種型號,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度高
采用高陶瓷容積比的漿料,所含成分長時間不偏析、不沉降,打印陶瓷件有高密度和高強度。
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,采用強力泵使陶瓷漿由料盒流至成形臺,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,確保漿料薄層達到25μm。
05
采用特殊防卡殼結(jié)構(gòu)設(shè)計,運行更可靠
漿料中細小陶瓷硬粒不會造成運動障礙和卡死。
06
多項打印參數(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、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)了一臺基于擠出自由成形制造的陶瓷3D打印機,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,然后測量了各個樣件燒結(jié)前后的硬度。測量結(jié)果表明了使用這樣一臺定制化設(shè)計3D陶瓷打印機打印陶瓷件的可行性。
定制化設(shè)計的機器由一臺塑料熔融沉積成形3D打印機轉(zhuǎn)換而來。這臺設(shè)備長寬高分別為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,需要設(shè)計新的擠出裝置。擠出裝置需要包含一個自動儲料盒,在該儲料盒中儲存用于擠出的陶瓷漿料。