陶瓷材料3d打印技術(shù)探討

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1、為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)。陶瓷材料3D打印技術(shù)探討　　摘要：本文根據(jù)陶瓷材料的性能特點(diǎn)以及傳統(tǒng)成型工藝難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀陶瓷零件的局限性，提出陶瓷材料的3D打印技術(shù)，闡述了3D打印的優(yōu)勢(shì)及其在陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用，探討了陶瓷材料3D打印的研究現(xiàn)狀，提出了要得到致密度高的陶瓷零件，應(yīng)避免添加有機(jī)粘結(jié)劑的研究方向?！　￡P(guān)健詞：陶瓷零件；3D打?。豢焖俪尚?；有

2、機(jī)粘結(jié)劑　　1前言　　陶瓷材料因具有高強(qiáng)度、高硬度、高彈性模量、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震性等性能，在航天、汽車(chē)、機(jī)械及生物工程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1]。但是，復(fù)雜形狀陶瓷制件需借助復(fù)雜模具才能成型，復(fù)雜模具不僅需要較高的加工成本和較長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期，而且加工完成無(wú)法修改，造成資源的浪費(fèi)。陶瓷材料的難加工性和機(jī)械零件形狀的復(fù)雜性，使得陶瓷零件的成型成為一項(xiàng)復(fù)雜、成本高、耗時(shí)長(zhǎng)的工藝，成為影響陶瓷零件成本和性能的關(guān)鍵因素。借助模具的傳統(tǒng)成型技術(shù)限制了陶瓷材料在很多領(lǐng)域的使用，越來(lái)越不適應(yīng)

3、產(chǎn)品的改進(jìn)及更新?lián)Q代。如果使用3D打印快速成型技術(shù)制備陶瓷零件，就可以大大降低制造上的復(fù)雜程度。　　23D打印技術(shù)及優(yōu)勢(shì)為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開(kāi)展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　?D打印，是

4、通過(guò)3D打印設(shè)備逐層增加材料來(lái)制造三維產(chǎn)品的技術(shù)。這種逐層堆積成形技術(shù)又被稱作增材制造[2-3]。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，3D打印不必事先制造模具，不必在制造過(guò)程中去除大量的材料，也不必通過(guò)復(fù)雜的鍛造工藝就可得到最終產(chǎn)品，在生產(chǎn)上可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)約材料和節(jié)省能源的結(jié)合?！　「沾刹牧蟼鹘y(tǒng)模型制作技術(shù)相比，3D打印還具有以下優(yōu)勢(shì)：　　精度高。目前3D打印成型的精度基本上控制在mm以下。　　周期短。省略了模具制作的工序，幾個(gè)小時(shí)甚至幾十分鐘就可以完成一個(gè)模型的打印?！　€(gè)性化制作成本相對(duì)低。雖然3D

5、打印系統(tǒng)和3D打印材料比較貴，但用來(lái)制作個(gè)性化產(chǎn)品，制作成本相對(duì)就比較低了?！　≈谱鞑牧系亩鄻有浴＝饘?、石料、高分子、陶瓷材料都可以應(yīng)用于3D打印。　　便攜。3D打印機(jī)較傳統(tǒng)制造設(shè)備更易于攜帶[4-7]。　　3陶瓷材料的3D打印　　3D打印陶瓷具有成型速度快、可打印復(fù)雜部件、個(gè)性化產(chǎn)品成本低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制備高精度陶瓷零件、陶瓷插針、電子陶瓷器件、多孔陶瓷過(guò)濾件、陶瓷牙齒等尺寸小、形狀復(fù)雜、精度高的產(chǎn)品。為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用

6、系統(tǒng)的特色欄目開(kāi)展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　∧壳翱捎糜谔沾刹牧系?D打印方法有如下幾種：分層實(shí)體制造；熔化沉積造型；形狀沉積成型；立體光刻；選區(qū)激光燒結(jié)；噴墨打印法。　　分層實(shí)體制造　　分層實(shí)體制造是利用激光切割陶瓷薄膜片材，采用背面涂有熱熔膠的薄膜片材為原料，層與層

7、間依靠加熱和加壓粘結(jié)，各層形狀累積疊加起來(lái)成為實(shí)體件。熱熔膠里含有樹(shù)脂，有機(jī)粘結(jié)劑等，通過(guò)熱熔膠機(jī)送到被粘合物表面，熱熔膠冷卻后即完成了粘合。美國(guó)LonePeak公司[8-9]、WesternReserve和Dayton大學(xué)等已經(jīng)用LOM方法制備原料為Al2O3，Si3N4，AlN，SiC，ZrO2等等的陶瓷制品，分析了制品的強(qiáng)度?！　OM法制備的陶瓷件一般是用平面陶瓷膜相疊加而成的，目前已開(kāi)發(fā)出以曲面陶瓷膜相疊加的成型工藝，Klostnman等[10]人采用曲面LOM法制備了SiC/SiC纖

8、維復(fù)合材料，探討了曲面LOM工藝制備的陶瓷件的性能特點(diǎn)?！　∪刍练e成型　　熔化沉積成形也稱絲狀材料選擇性熔覆。三維噴頭在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)截面輪廓的信息，做x-y-z運(yùn)動(dòng)。絲材由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭，并在噴頭中加熱、熔化，然后被選擇性地涂覆在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成一層截面。一層完成后，工作臺(tái)下降一層厚，再進(jìn)行后一層的涂覆，如此循環(huán)，形成三維產(chǎn)品。為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開(kāi)展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反