隨著“中國制造2025”的快速進展，陶瓷制造產(chǎn)業(yè)也經(jīng)歷了深刻的變革，正在向著“智能化，數(shù)字化”的方向進行轉(zhuǎn)變。經(jīng)過多年的發(fā)展，3D打印技術(shù)在陶瓷的生產(chǎn)工藝中扮演了越來越重要的角色，基于各種方案的陶瓷打印技術(shù)取行了長足的進步。但是由于陶瓷材料的特殊性，在3D打印的過程中不能像金屬一樣直接進行燒結(jié)，一般的制造過程都是3D打印成型，后處理脫脂、燒結(jié)等形式完成。本文針對陶瓷3D打印的后處理市場現(xiàn)狀進行了羅列及簡單的分析。

　　陶瓷后處理現(xiàn)狀

　　隨著材料技術(shù)，計算機輔助設(shè)計(CAD)，計算機輔助制造(CAM)等應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，陶瓷的3D打印技術(shù)取得了長足的進步。但基于陶瓷材料的特殊性，以當(dāng)前的科技手段，無論是以DLP，SLA或其它各種方式制造的陶瓷件應(yīng)定義為“陶瓷坯體”，陶瓷3D打印技術(shù)在陶瓷工藝流程中事實上取代了傳統(tǒng)的“成型工藝”，在“成型工藝”之后，仍然需要“脫脂”，“燒結(jié)”等工藝流程。只有在“燒結(jié)工藝”完成之后，陶瓷粉末顆粒才能致密化，達到設(shè)計需求。

　　在目前陶瓷3D打印工藝中，光敏樹脂作為固化媒介添加到陶瓷漿料中，經(jīng)過特定波長及功率的激光照射而固化，從而實現(xiàn)陶瓷的3D打印(成型)工藝。以目前典型氧化鋁打印材料為例，其參數(shù)表如下：

　　由此可見，作為添加劑的光敏樹脂在整個打印材料中質(zhì)量占比達到了25%以上，體積占比達到了約45~50%。經(jīng)過測試，3D打印的陶瓷件其收縮率一般約為20%或更高。而以傳統(tǒng)成型工藝如注射成型、壓制等成型后質(zhì)量比一般約為3%，其收縮率一般約為10%(以氧化鋁為例)。過高的收縮率使得對于陶瓷成本的尺寸控制、表征等提出了更高的要求。因此，在3D打印的陶瓷制品后處理工藝上，也需要做出相應(yīng)的改變。

　　目前，由于陶瓷3D打印技術(shù)仍處于研發(fā)、小規(guī)模試產(chǎn)以及特殊行業(yè)應(yīng)用等方面，并沒有大規(guī)模的生產(chǎn)情況。因此，陶瓷3D打印機的終端用戶一般都會配套實驗性質(zhì)的小型電加熱爐作下陶瓷后處理熱工設(shè)備。這些設(shè)備大多以傳統(tǒng)陶瓷制備工藝而設(shè)計制造，結(jié)構(gòu)簡單，并不具備數(shù)據(jù)的收集分析參力;且大多數(shù)后工序的實施人員其專業(yè)主要集中于材料研發(fā)等方面，對于陶瓷3D打印技術(shù)，陶瓷燒結(jié)技術(shù)等并不精通。以目前市場反饋的情況來看，陶瓷3D的打印的“木桶效應(yīng)”卡在了后處理工藝上，伴隨著高添加劑的使用，超大的收縮率直接導(dǎo)致了如開裂，結(jié)構(gòu)強度不均，變色等等后處理問題上，這導(dǎo)致了陶瓷3D打印技術(shù)遲遲不能進入大批量產(chǎn)環(huán)節(jié)。

　　由此可見，氣氛保護燒結(jié)在陶瓷3D打印后處理工藝中的重要性。經(jīng)過測試，可以發(fā)現(xiàn)如果使用傳統(tǒng)燒結(jié)工藝對陶瓷3D打印件進行燒結(jié)里，無論升溫速度多慢，制品均會產(chǎn)生或多或少的龜裂紋，電鏡下可觀察到貫穿全體的裂紋。

　　在使用惰性氣體保護后，目前可控的升溫速度在約0.8~1度每分鐘，并且需要使用空氣/惰性氣氛。在后期，將會逐步提高整體燒結(jié)速度，并使用一體化的脫脂、燒結(jié)氣氛爐做為陶瓷3D打印件的專用生產(chǎn)設(shè)備，以最大限度縮短工藝時間，降低操作復(fù)雜度。

　　針對市現(xiàn)狀的計劃

　　針對目前陶瓷3D打印后處理市場的情況，建立一個集專用于高脂含量陶瓷生坯的脫脂、燒結(jié)、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)分析、檢測為一體的實驗室，為陶瓷3D打印的終端客戶及材料開發(fā)人員提供打印后處理服務(wù)，推進陶瓷3D打印的量產(chǎn)進程的實現(xiàn)。

　　在后處理工序中，有機脂的袪除顯得尤為的重要，脫脂不全將直接導(dǎo)致產(chǎn)品開裂，染色、強度受損等問題，對此將使用具備真空能力的脫脂設(shè)備將傳統(tǒng)脫脂工藝中有機物的氧化反應(yīng)更改為熱裂解反應(yīng)，使用惰性氣體在脫脂過程中在腔室形成保護氣氛。并且，采用檢測設(shè)備對溫度、壓力、氧含量等實時監(jiān)測，最終形成分析報告，以固定同類型產(chǎn)品的脫脂工藝。

　　一體化脫脂、燒結(jié)工藝，表面研磨，工藝驗證等服務(wù)將同步展開。

　　來源丨 四川省增材制造技術(shù)協(xié)會

　　如有侵權(quán)，請及時聯(lián)系刪除