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2020年全国先进陶瓷创新发展论坛暨新产品展示会—先进陶瓷激光3D打印技术与应用

因泰莱激光 2020-08-24 17:17 发文

  SLA工艺也称光造型或立体光刻,是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应,分子量急剧增大,材料也就从液态转变成固态。

陶瓷浆料

  SLA成型技术特点

  快速成型技术具有一下几个重要特征:

  1、可以制造任意复杂的三维几何实体。由于采用离散/堆积成型的原理,它将一个十分复杂的三维制造过程简化为二维过程的叠加,可实现对任意复杂形状零件的加工。

  2、快速性。通过对一个CAD模型的修改或重组就可获得一个新零件的设计和加工信息。从几个小时到几十个小时就可制造出零件,具有快速制造的突出特点。

  3、高度柔性。无需任何专用夹具或工具即可完成复杂的制造过程,快速制造工模型、原型或零件。

  4、快速成型技术实现了机械工程学科多年来追求的两大先进目标,即材料的提取(气、液、固相)过程与制造过程一体化和设计(CAD)与制造(CAM)一体化。

  5、与逆向工程(Reverse=Engineering)、CAD技术、网络技术、虚拟现实等相结合,成为产品快速开发的有力工具。

陶瓷激光3D打印机打印过程

  打印机工作原理

  陶瓷3D打印技术是以激光固化为基础的快速制造技术,由陶瓷粉末和粘结剂混合成打印材料,通过激光在打印材料上固化成型,然后打印出陶瓷零部件。

3D打印陶瓷浆料

      打印材料

  3D打印陶瓷浆料具有高固含量、高流动性,易清洗、机械性能优异,因泰莱激光自主研发多种高品质陶瓷打印浆料,材料涵盖氧化系陶瓷、氮化系陶瓷、生物陶瓷等多个种类,涉及十数种材料。

陶瓷3D打印激光扫描过程

      打印精度

  陶瓷3D打印技术具有精准度高,成型速度快,产品个性化等优点,且性能稳定。

蜂窝陶瓷

  曲面尺寸精度分别用3D打印和CAM机加工方式制备了氧化锆陶瓷牙冠,以均根方值(RMS值)对比评价复杂表面的精准度,可以看出3D打印所制备的样品尺寸精度已经达到CAM加工的尺寸水平。误差控制在士0.1mm,达到较高的精确度。

  表层质量

  利用激光显微镜测量陶瓷零件水平面/XOY,垂直面/ZOX上不同方向的表面粗糙度,并分析其表面微观3D形貌。

  结果:

  ①水平面XOY:OX/OY方向粗糙度基本相同,约0.4um;

  ②垂直制造面ZOX:台阶效应明显,OZ向Ra约1.06um,OX向Ra约0.6um;

  力学性能:

  抗弯强度、测试表明晶粒生长完整,排布紧密,虽在部分区域有气孔存在,但是氧化错材质的三点抗弯强度依然达到900mpa以上

  √断裂韧性及致密度分别为1154±182Mpa、99%

  √气孔对打印陶瓷的抗弯强度和相对密度起到负面影响

  √部分残留树脂会降低材料韧性及硬度

陶瓷展品

  应用领域

  先进陶瓷零件应用于高端制造、生物医疗、文化创意、创新设计等。高端制造有陶瓷型芯、生物医疗有人工骨、工业领域有蜂窝陶瓷、等积孔陶瓷、紧固件、文化创意有法老人像等。

  虽然陶瓷3D打印市场一片光明,但仍需要企业解决技术创新,扩展规模,完善产业链等难题,也需要政府鼓励企业发展以及出台支持性政策牵线、引导企业、市场发展。

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