陶瓷3D打印模型设计技术回顾与展望

本文回顾了以往陶瓷3D打印模型设计技术并介绍了今后陶瓷3D打印模型技术的发展趋势,详细描述了陶瓷熔融沉积成型技术、立体光刻成型技术、选择性激光烧结技术、三维打印技术以及层压实体成型技术等方面的特点。面对陶瓷3D打印模型设计及工艺所存在的问题,对3D打印技术在陶瓷领域未来的发展方向进行了展望。     

基于浆料形态的陶瓷3D打印技术的浆料体系研究进展

3D打印技术因其操作简单便捷、成型快速灵活、可制备复杂结构的器件等优点,在精密陶瓷零件制造方面具有广泛应用。本文根据3D打印陶瓷的材料形态综述不同3D打印技术在陶瓷制备方面的特点,重点介绍了陶瓷3D打印成型技术中直写式3D打印、光固化3D打印、喷墨3D打印等技术所涉及的粘结剂、分散剂等组分的应用及作用机理,并对水基和非水基两种类型的添加剂组分进行总结和探讨,以期为3D打印技术制备高性能陶瓷样件提供参考。     

陶瓷3D打印技术的研究与进展

3D打印技术是一种新型的陶瓷成型制造工艺,它无需模具,可快速制备出形状复杂的陶瓷零部件。系统综述了6种现有3D打印技术在陶瓷制造领域的研究进展,包括三维印刷成型技术、喷射打印成型技术、激光选区烧结成型技术、光固化快速成型技术、熔化沉积成型技术以及叠层实体制造技术。重点介绍了一种新型3D打印方法——浆料直写成型技术,与现有3D打印技术相比,直写成型技术能够在常温下、无需任何紫外光或者激光的辐射,通过简单的陶瓷原料制备出三维多孔立体精细结构,在先进陶瓷制备领域具有极大的潜力。从浆料体系、直写成型设备以及多功能应用3个方面详细阐述了浆料直写成型技术的研究进展。最后论述了陶瓷3D打印技术所具有的独特优势和面临的机遇与挑战。     

空心叶片铸造用陶瓷型芯的3D打印及性能调控研究进展

陶瓷型芯在航空发动机空心涡轮叶片的熔模铸造中起到关键作用。3D打印技术作为新一代的成型技术,具有无需模具、制造周期短、精度高等优点,正在逐渐替代传统的陶瓷型芯制备工艺。本文总结了光固化技术、选择性激光烧结、直写成型技术和分层挤出成型等目前在陶瓷型芯领域使用较多的3D打印技术,针对3D打印陶瓷型芯打印精度低、力学性能与气孔率适配性差、结构性能各向异性等局限性探讨了性能优化研究现状,并对该领域的发展进行了展望。     

陶瓷3D打印/凝胶注模复合成型技术研究综述

针对传统方法成型陶瓷困难,3D打印方法制造复杂陶瓷零件性能差、精度低等问题,将3D打印和凝胶注模(GC)技术相结合,构成3D打印/凝胶注模复合成型技术,能有效克服上述困难,实现复杂形状高性能陶瓷零件的净成形。简述了陶瓷3D打印/凝胶注模复合成型技术的工艺流程,归纳了目前三种主流的该复合成形方法 :基于激光选区烧结的GC成型、基于立体光固化的GC成型和基于熔融沉积制造的GC成型技术,并详细阐述了它们的研究现状与应用,介绍了它们的发展趋势和各自的优缺点,并对今后的进一步发展进行了展望。     

基于光固化技术的陶瓷快速成型研究进展

3D打印技术是制造领域正在迅速发展的新兴技术,能简捷、自动地制造出历来各种加工方法难以制作的复杂立体形状。利用光敏树脂和不同陶瓷粉末混合制备可打印陶瓷材料,基于光固化的快速制造技术有望突破复杂形状陶瓷零件的成型限制。简要阐述了光固化技术的基本原理,重点阐述了目前的陶瓷快速成型工艺以及国产化相关陶瓷打印材料的研究。     

不同材料在3D打印中的应用

3D打印作为第三次工业革命的重要技术,主要利用计算机三维绘图软件,进行不同打印产品3D模型的建构,并通过对多种复合材料的逐层堆积、黏结成型,来实现机械制造、航空航天、医学或建筑产品的加工生产。主要探讨了不同材料在3D打印中的应用,分别分析金属、聚合物、陶瓷与生物等材料的特性,以及各材料在3D打印中应用的方式与方向。     

陶瓷材料3D打印技术探讨

本文根据陶瓷材料的性能特点以及传统成型工艺难以实现复杂形状陶瓷零件的局限性,提出陶瓷材料的3D打印技术,阐述了3D打印的优势及其在陶瓷领域的应用,探讨了陶瓷材料3D打印的研究现状,提出了要得到致密度高的陶瓷零件,应避免添加有机粘结剂的研究方向。     

3D打印聚乳酸材料加工技术与应用进展

分析了可用于聚乳酸(PLA)材料加工的熔融沉积成型、激光烧结成型、立体光固化成型、熔体微分3D打印以及分层实体制造等3D打印技术的优缺点,详细介绍了不同3D打印技术下PLA材料的成型加工原理、产品质量的影响因素以及相应的PLA材料改性研究进展,并对3D打印PLA材料的加工技术以及在生物医学、工业产品、食品加工、航空航天等领域的应用进行了展望。     

三维打印快速成型技术在高分子材料加工中的应用

介绍了使用材料对三维(3D)打印快速成型技术(以下简称为3D打印技术)的发展速度和投入工业化生产进程的影响;介绍了高分子材料快速发展对3D打印技术及其产业链快速发展的推动作用;详细介绍了近几年来3D打印技术使用的高分子材料以及3D打印技术在高分子材料加工中的应用,并对3D打印技术的应用前景进行了展望。     

数字成型技术在陶瓷文创产品快速开发中的应用研究

随着技术的进步和成本的降低,近年来三维数字成型技术逐步在加工制造业被广泛应用。本文以三维数字建模与3D打印技术为基础,从多角度探讨了陶瓷文创产品快速开发的多种成型方式,并以PLA材料模种打印为手段进行了陶瓷文创产品快速开发案例分析,为数字信息时代下消费市场对陶瓷文创产品的快速开发需求提供了理论与实践基础。     

3D打印成型陶瓷零件坯体及其致密化技术

3D打印技术在陶瓷零件成型方面具有较大应用潜力,被认为是近净尺寸成型高性能复杂结构陶瓷零件的一种新途径。本文比较了陶瓷零件或其坯体的激光选区熔化、薄材叠加制造、熔融沉积造型、光固化、三维打印和激光选区烧结等不同3D打印工艺及其致密化手段的优势和不足,认为较低的相对密度和强度是阻碍3D打印陶瓷零件实现产品应用的主要障碍。本团队近年来采用造粒混合法制备出具有良好流动性的3D打印复合陶瓷粉体,再通过激光选区烧结(SLS)和冷等静压(CIP)技术分别进行坯体成型及均匀致密化处理,制备出了高性能、复杂结构的Al_2O_3致密陶瓷零件。本文回顾了这些工作,并补充介绍了溶解沉淀和溶剂蒸发这两种制备复合陶瓷粉体的新方法,利用SLS/CIP复合工艺进一步制造了ZrO_2、SiC、高白土等其它材质的复杂陶瓷零件,为3D打印陶瓷用于航空航天、医疗、艺术等领域奠定了基础。     

3D打印技术在陶瓷文化传承中的实际应用探讨

各种数字化、信息化的生产制造技术开始在陶瓷行业彰显优势,其中,3D打印技术便是走在发展前沿的技术之一,为陶瓷文化传承提供了新的思路。为了探究3D打印技术在陶瓷文化传承中的实际应用,此次以3D打印技术为切入点,陶瓷为研究对象,先深入分析了3D打印技术的概念内涵,而后重点分析该技术在陶瓷文化传承中的应用体现。通过研究得出结论：3D打印技术的具体应用可体现在对陶瓷作品的设计开发、陶瓷的修复补缺、异型陶瓷制作等等,通过积极推广3D打印技术在陶瓷领域的应用,能为我国陶瓷文化的传承奠定基础。     

3D打印陶瓷在现代产品设计中的运用

随着3D打印技术的飞速发展,特别是旋转3D打印技术的发展,使得传统材质以更多、更快、更好的形式,出现在人们的生活中。3D打印技术具有操作简单、成型速度快、精度高等优点。采用3D打印技术造出的陶瓷类产品零件在航空航天、汽车制造、数码产品、医学等领域的应用前景十分广阔。     

陶瓷增材制造(3D打印)技术研究进展

高性能陶瓷是现代技术发展和应用不可或缺的关键材料。常规的陶瓷制造技术难以满足对个性化、精细化、轻量化和复杂化的高端产品快速制造的需求。新兴的增材制造技术(3D打印)在高性能陶瓷的成型制造领域具有巨大的发展潜力,有望突破传统陶瓷加工和生产的技术瓶颈,为陶瓷关键零部件的应用开辟新的途径。本文针对陶瓷材料及其快速成型和后处理工艺,重点阐述了三维打印技术、光固化成型技术、选择性激光烧结技术等主流陶瓷增材制造技术的研究现状,并指出了目前存在的问题及发展趋势。     

3D打印陶瓷技术的研究进展

本文介绍了3D打印区别于传统制造的特点,阐述了3D打印技术基于增材制造的机理,通过对3D打印制品的举例分析突出了3D打印生产的优势。介绍了融熔沉积成形技术(FDM)、分层实体制造技术(LOM)、光固化成形技术(SLA)和激光选区烧结技术(SLS)四种较为成熟的3D打印成形技术,具体揭示了成形原理。之后介绍了有机前驱体陶瓷、氧化铝陶瓷和磷酸三钙陶瓷三种比较具有代表性的陶瓷材料,展示了3D打印的应用领域之广,对当前3D打印行业的市场现状进行了分析,并结合我国3D打印行业现状分析得出我国要大力发展3D打印技术的结论。     

3D打印技术在传统陶瓷领域的应用进展

综述了3D打印技术的概念、发展历史和工作原理,介绍了3D打印技术在传统陶瓷制造领域中的应用进展及国内外最新陶瓷3D打印研究成果,总结归纳了传统陶瓷3D打印技术的特点及面临的挑战。     

基于螺杆挤出式工业陶瓷3D打印技术的最佳成型工艺研究

结合现有橡胶挤出机的喂料挤出方式研发出一种适用于工业陶瓷聚合物共混材料的新型三维（3D）打印成型方法。根据工业陶瓷聚合物共混的最佳混合喂料配方,利用自主设计的新型螺杆挤出式3D打印机进行打印成型实验,将输料温度、喷头温度、出料速度、成型平台温度4个因素作为实验变量,采用正交试验打印出实验模型毛坯件,根据所得毛坯件的表面精度和成型品质进而确定出工业陶瓷聚合物共混3D打印最佳成型工艺。     

3D打印陶瓷材料的研究与应用

作为新一代成形技术,3D打印技术具有操作简单、成形速度快、精度高等优点,而采用3D打印技术制备出的多功能化陶瓷零件,在建筑、工业、医学、航天航空等领域将会得到广泛的应用,其发展前景十分广阔。笔者主要介绍3D打印陶瓷方面的成形技术和材料,综述了3D打印陶瓷的国内外研究现状与应用进展,并对可应用于3D陶瓷的打印技术和打印材料进行了展望。     

氧阻聚层调控原理及其对陶瓷光固化成型精度的影响

利用自由基树脂材料进行光固化3D打印时出现的"氧阻聚层",为其连续制造和表面质量的提升提供了可能,但因对打印件的结构精度的调控机理不清,打印具有复杂外形的多孔结构件难以控制其成型精度。利用自制自由基生物陶瓷浆料经光固化3D打印制造多孔生物骨陶瓷支架,研究并提出了光固化过程中的3阶段的固化区间和氧阻聚层调控成型精度原理;建立了寻找合理的氧阻聚调控打印工艺参数的方法;发现了氧阻聚层不仅能够提升陶瓷制件的成型精度,也会影响其力学性能。由此建立起的氧阻聚层厚度对生物骨陶瓷支架的多孔结构成型精度和力学性能的作用机制,为多功能陶瓷打印技术及其陶瓷基骨替代物应用提供了高精度制造基础理论与方法。