陶瓷3D打印技能的现状及发展趋势
来源:中国陶瓷网 日期:2019-06-06 浏览

西班牙规划师伯纳特·屈尼凭借3D陶瓷打印完结了一项“每天一个咖啡杯”的方案,在30天的时刻里,每天制作出一个造型共同的陶瓷咖啡杯。每个杯子从构思、规划、成型、烧结到完结,所花费的时刻都控制在24小时之内。首要,在平铺的陶瓷粉上3D打印有机粘结剂,每建成一层,在顶部持续增加陶瓷粉和粘结剂,直到整个模型竣工。其次,模型将会被送入炉中加热,这样带有的粘结剂就会被固化。再次,出炉后扫掉外层的陶瓷粉末,得到实体模型。最终,喷釉后再进行加热,得到亮丽光泽的咖啡杯。尽管不是每一个咖啡杯都具有实用性,但该新鲜的主意和技能在规划界引起了颤动。

  本期文章经过介绍陶瓷3D打印技能的界说、原理、与现有陶瓷砖3D作用的差异、开展现状,来讨论其在日用陶瓷及修建卫生陶瓷职业使用的趋势。

  一、界说与原理

  3D打印技能是指经过接连的物理层叠加,逐层增加资料来生成三维实体的技能。3D打印按工艺进程可划分为:逐层粘结法和直接成型法,直接成型法能直接打印更为杂乱的含闭孔结构。逐层粘结法指使用喷嘴向待成型的陶瓷粉床上喷发结合剂粘结剂,打完一层后,在料床表层增加新粉,再喷粘结剂,如此重复进行,最终除掉未喷发粘结剂的粉料即可得到立体物件。直接成型法是将待成型的陶瓷粉与结合剂制备成陶瓷墨水,经过3D打印直接成型。

  二、与现有陶瓷砖3D作用的差异

  陶瓷砖宣扬的3D作用分两种,一种是经过图画的规划到达立体的视觉作用,别的一种是外表高低不平的实际作用。完成外表高低不平的作用有四种手法:凹凸模具、喷下陷釉(墨水)、色釉料及墨水的堆积(惯例色釉料的丝网胶辊印刷,惯例墨水、大颗粒墨水的喷墨打印)、水刀的后期雕琢。瓷砖现有3D作用主要是在陶瓷砖表层到达视觉立体或高低不平的装修作用,而非经过3D技能的逐层打印构成主体结构。

  三、开展现状

  美国麻省理工学院在1993年发明晰3D打印技能,使用金属、陶瓷粉末,经过粘结剂再一起成型。美国华盛顿大学经过调整玻璃粉剂和粘合剂的混合份额与加热温度,研宣布3D玻璃打印技能,可协助修建师测验哪种玻璃规划最适合哪种的环境。

  上海理工大学在2007年,用石膏粉末、聚乙烯醇、白碳黑等配成浆料,经过3D打印技能打印出结构细密、尺度变形量小的石膏模具。西北工业大学在2013年以硅粉为质料,糊精为粘结剂,选用3D打印技能制备出多孔硅坯体,经过反响烧结得到高孔隙率的螺钉、螺母等氮化硅陶瓷部件。

  四、开展趋势

  陶瓷3D打印技能具有成型速度快、可打印杂乱部件、个性化产品本钱低一级长处,将来可用于制备光纤衔接器用的陶瓷插针、电子陶瓷器材、多孔陶瓷过滤件、陶瓷牙齿等尺度小、形状杂乱、精度高的产品。陶瓷3D打印技能在日用及修建卫生陶瓷范畴也有巨大的潜力,如艺术品陶瓷的个性化制备、浮雕状腰线砖的快速打印、洁具模具的制作、特别形状陶瓷砖的样板订制等等。人工做一套卫生陶瓷的模具或许要花费一个月的时刻,使用3D打印技能只需求一到两天。

  与此同时,陶瓷3D打印技能的商业化还面临着一系列的问题:制作速度、产品的资料功能、机器和资料本钱、成型精度及质量等等。怎么有效地堆积出尺度准确、结构杂乱的陶瓷物件,烧结时杂乱烧结体中剩余应力怎么消除,怎么确保烧结出细密的陶瓷制品,以及怎么制备更安稳的陶瓷墨水等一系列的技能难题都需求进一步处理。