哪些行业会用到陶瓷3D打印技术

发布者:小杨 2025-08-15 浏览量:32

    陶瓷材料制造的历史可追溯至粘土等天然材料的应用,其易得性使其在传统工艺中占据主导地位。随着材料科学与增材制造技术的发展,陶瓷材料已形成多元化分类体系:日常陶瓷(如餐具、瓷砖)、建筑结构陶瓷(砖块、饰面材料)、耐火涂料陶瓷及高性能技术陶瓷。其中,技术陶瓷因具备优异的机械性能、耐热性、化学稳定性及电绝缘性,在增材制造领域展现出独特价值。

    技术陶瓷的材料特性与分类

    技术陶瓷按化学成分可分为氧化物与非氧化物两大类,其性能差异源于成分设计:

    氧化物陶瓷:如氧化铝(Al₂O₃),以高硬度和耐高温性著称,广泛应用于耐磨损部件;

    非氧化物陶瓷:如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN),兼具高强度与耐腐蚀性,适用于极端环境。

    此类材料通常以长丝、粉末或树脂形式供应,直接影响3D打印工艺的选择。氧化铝与氧化锆因综合性能优异,成为技术陶瓷中的主流材料。

    陶瓷3D打印的核心工艺

    1.粉末粘合技术

    粉末粘合工艺起源于20世纪90年代初麻省理工学院的开创性研究,后由ZCorporation商业化,最终于2012年纳入3DSystems技术体系。该技术通过粘合剂逐层固化陶瓷粉末,无需支撑结构即可实现全彩色部件制造。

    TecnaliaResearch&Innovation作为DesktopMetal粘合剂喷射设备的用户,已验证该工艺在碳化硅零件生产中的优势。其项目经理IñigoAgote指出:“烧结后零件的密度、硬度及断裂强度可媲美传统工艺制造的商业部件。”

    2.光聚合技术

    立体光刻(SLA)与数字光处理(DLP)技术近年逐步扩展至陶瓷材料领域,以高精度与细节表现力见长。SLA通过激光扫描固化光敏树脂,DLP则利用投影仪一次性投射整层图像,提升打印效率。

    市场参与者方面,法国企业3DCeram与Prodways是光聚合陶瓷3D打印的早期推动者;工业级设备领域,Lithoz、Admatec及3DSystems提供专业解决方案;桌面级市场则由Formlabs、Tethon3D等品牌引领,推动陶瓷零件设计向简化与经济化发展。

    行业应用与工艺优势

    陶瓷3D打印通过工艺创新,解决了传统制造中的复杂结构成型难题:

    粉末粘合工艺:支持无支撑打印,适用于多孔结构、彩色部件及大尺寸零件制造;

    光聚合工艺:实现微米级精度,满足精密电子元件、生物医学植入物等高要求场景需求。

    综上,陶瓷3D打印凭借材料性能与工艺灵活性的结合,正在航空航天、医疗、电子及高端制造领域开辟全新应用可能,推动传统陶瓷产业向数字化、高性能化方向升级。

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