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陶瓷,打破下一个3D打印材料壁垒

导读: 陶瓷技术能够提供理想的机械性能和3D打印功能,可以在复杂的高分辨率几何形状中塑造陶瓷部件,这在过去是不可能的。

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近几个月来,陶瓷材料的应用比以往任何时候都更受关注。这是由于一系列的趋势:一方面,一些AM技术现在能够加工高级陶瓷材料,另一方面,现在有低成本的技术,能够使用陶瓷材料作为终端用途的理想材料,使用,生物相容性甚至食品相容的产品。陶瓷技术能够提供理想的机械性能和3D打印功能,可以在复杂的高分辨率几何形状中塑造陶瓷部件,这在过去是不可能的。

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随着更大的工业集团直接参与陶瓷3D打印技术的研究,SmarTech出版公司(AM行业领先的市场预测公司)正在预测Ceramics AM市场,包括硬件,软件,材料和应用(技术和传统)到2027年将达到10亿美元,在航空航天,医疗,工业制造甚至消费品领域迅速普及。出于这些原因,3DPMN本月推出了陶瓷AM行业焦点,专门设立了 焦点组,专门针对陶瓷增材制造的所有技术,应用和市场演变。在下面的两部分文章,Rachel Park 将在领先的工艺和主要的新应用方面探索陶瓷3D打印世界的最新发展。——3D打印媒体网络首席执行官Davide Sher

背景介绍

早在公元前12000年,陶器作为人类历史上的一种功能性材料被深深地植入陶器的陶器中。工业陶瓷材料可以追溯到20世纪初,陶瓷被广泛用于室内管道,下水道瓷砖,浴室和厨房设备。

作为一个基本的定义,陶瓷材料是无机的非固体金属材料,通常至少30%是结晶的。自然产生的粘土传统上是陶瓷材料的基础材料,并且仍然占主导地位,但它不是当今所有陶瓷材料的基本要求。

陶瓷材料一般可以分为四种方式:

结构陶瓷 - 用于建筑砖,管和屋顶/地砖等

耐火陶瓷 - 用于制造钢和玻璃的窑衬和坩埚。

白色 家具 - 包括餐具,装饰瓷砖,艺术品和浴室家具(厕所/水槽等)。

技术陶瓷 - 先进的陶瓷材料,具有高度的机械,化学,热和电阻性,通常用于航空,汽车,军事和医疗应用; 一般来说,不含粘土。

在3D打印和增材制造领域,与聚合物和金属材料类别相比,陶瓷材料仍在追赶上。在陶瓷3D打印方面,已经并将继续进行重大的研究和增加商业用途,但是还没有像其他材料类别那样普及。

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由Tethon3D的粘结剂喷射技术生产的陶瓷部件,在Zcorp系统上使用Tethonite粉末

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另一种是由Nervous系统使用Porcelite材料在Formlabs系统上进行立体平版打印

用于3D打印的陶瓷材料的特别之处在于后期制作,从3D打印机取出的部件需要经历与使用传统生产方法生产的任何陶瓷部件相同的二次加工 - 即烧制(也称为烧结)和上釉(取决于应用)。整个过程的3D打印阶段是产生所需的部件形状,由于陶瓷材料的性质,它保持脆弱的状态 - 被称为绿色部分。典型地在大于800℃的温度下的烧结或烧制的二次过程基本上是向部件添加“强度”并且确定材料的最终性能的地方。

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