中国粉体网讯 3D打印技术于上世纪 80 年代诞生于美国，其突破了传统的加工模式，被认为是近 20 年制造技术领域的一次重大突破。3D 打印技术是依据 CAD 三维建模、通过材料的逐层叠加堆积直接获得实体部件的技术，也被称之为“增量技术”、“堆积技术”等 。
与传统的陶瓷制造技术相比，陶瓷 3D 打印技术不依赖复杂模具和机械加工，并可根据材料不同的性能要求，能够开发出不同结构的陶瓷骨架，会大大拓宽陶瓷的应用领域。
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主要陶瓷 3D 打印技术盘点
目前已经商业化的 3D 打印技术多达几十种，比较常见的有激光选区烧结技术（SLS）、熔融沉积成型技术（FDM）、分层实体制造技术（LOM）、三维打印技术（3DP）和喷墨打印技术（IJP）等。
1、激光选区烧结技术（SLS）
激光选区烧结技术（SLS）主要通过压辊、激光器、工作台3个结构组件相互搭配来实现。其具体原理是通过压辊将粉末铺在工作台上，电脑控制激光束扫描规定范围的粉末，粉末中的粘结剂经激光扫描熔化，形成层状结构。扫描结束后，工作台下降，压辊铺上一层新的粉末，经激光再次扫描，与之前一层已固化的片状陶瓷粘结，反复操作同一步骤，最后打印成品。
激光选区烧结技术的主要优点是打印材料广泛、成型效率与材料利用率高、成本较低等。由于成型过程中需要激光的引入，粉末需要预热和冷却，成型周期较长，后续处理工艺复杂。同时由于所采用的原料粉需要能在激光作用下粘结并且高温完全烧成，因而能够制备的产品种类有限。
2、熔融沉积成型技术
熔融沉积成型技术的原料是热熔性陶瓷材料，多数被制作成便于存储运输的丝状。熔融沉积打印设备主要是由配合送料辊、导套和喷头三个部分组成的。开始时，热熔丝状材料通过送料辊，在从动辊与主动辊的共同运作下进入导向套，导套的摩擦系数较低，使丝状物料准确、连续地进入喷嘴。物料在喷头内受热熔化，根据计算机输出的数字模型进行打印。
熔融沉积成型技术不需要激光技术的帮助，具有成本低的优点，使用维护方便。缺点是打印过程需要支撑结构，在堆积打印的过程中，随高度增加，上部分质量增加，下部材料强度不足以支撑和固定上部材料。
3、分层实体制造技术（LOM）
分层实体制造是利用激光切割陶瓷薄膜片材，采用背面涂有热熔胶的薄膜片材为原料，层与层间依靠加热和加压粘结，各层形状累积叠加起来成为实体件。热熔胶里含有树脂，有机粘结剂等，通过热熔胶机送到被粘合物表面，热熔胶冷却后即完成了粘合。分层实体制造技术利用陶瓷薄片的切割累加成型，是直接由面到体的成型方式，省略了其他技术由点到线、由线及面的加工过程，这是分层实体制造技术与其他3D打印技术相比的优势。
4、三维打印技术（3DP）
三维打印技术是利用计算机控制精密喷头先将粘结剂溶液按照零件界面形状喷射在铺平的陶瓷粉末上，再将粉末粘结在一起形成零件轮廓，如此层层堆积，最后进行后期处理得到所需零部件。
三维打印技术成型原理简单，能适应打印多种陶瓷材料，如氧化锆陶瓷、锆英砂、氧化铝、碳化硅和氧化硅等。
5、喷墨打印技术（IJP）
喷墨打印技术是从三维打印成型技术发展而来，该技术将陶瓷粉体与各种有机物和溶剂配制成陶瓷墨水，通过计算机指令将陶瓷墨水逐层喷打到平台上，形成所需形状和尺寸的陶瓷坯体。陶瓷墨水的配制是喷墨打印技术的关键，要求陶瓷粉体在墨水中具有良好的均匀分散度，合适的表面张力、黏度及电导率，较快的干燥速率和较高的固相含量。
陶瓷3D打印市场及发展前景
据相关研究报告《2020年陶瓷增材制造》预测，随着3D打印技术及材料的相继成熟，3D打印市场将在2025年进入拐点，之后会迅速发展，到2030年，包括所有硬件、材料和相关零件收入，陶瓷的3D打印市场预计将增长到31亿美元。整个陶瓷市场，包括所有与传统陶瓷（砂和水泥）相关的收入，到同年可能达到48亿美元，这将是一个非常庞大的市场。
总的来说，陶瓷3D技术与传统陶瓷成型方式相比具有无需模具、缩短制备周期、且在结构形状设计上更加灵活等优点。但是陶瓷3D打印技术的研究与应用总体还不够成熟，在材料和设备性能等方面都有提升的空间和很多需要迫切解决的问题。
此外，该领域也缺乏训练有素的专业人员和工程师，更缺乏该领域相关的课程和人才培养方式。不过市场激发需求，陶瓷3D打印制造商、供应商和陶瓷产品的终端用户的需求将快速推动人才培养的完善。
为给3D打印企业资源有效整合、实现“产学研”紧密结合提供一个良好的交流平台，中国粉体网旗下粉体公开课平台将于2021年5月18日举办“2021首届3D打印粉体材料制备及检测技术网络研讨会”。来自深圳大学的陈张伟教授将走进本次粉体公开课的直播间，给大家带来题为《陶瓷增材制造与应用》的报告。届时，陈张伟教授向大家详解各种陶瓷3D打印技术，同时对深圳大学在陶瓷3D打印研究与应用的相关案例进行详细分析。
专家介绍：
陈张伟，深圳大学教授、增材制造研究所执行所长、英国帝国理工学院博士、博士后、帝国理工校长奖学金获得者，帝国理工年度唯一John Kilner Prize优秀博士论文奖获得者，2020年度中国硅酸盐学会特陶分会“特陶优秀青年”奖获得者。至今从事高性能材料增材制造与创新应用研究10余年。受邀担任中国机械工程学会增材制造分会委员、中国硅酸盐学会测试技术分会理事、特陶分会青年委员、中国光学光电子行业协会激光应用分会青年委员等，担任包括SCI收录的中科院2区期刊《Journal of Advanced Ceramics》、EI期刊《材料工程》等7家中英文期刊编委。作为发起人并任主席组织承办《首届全国陶瓷增材制造创新论坛》。受邀担任国内外重要陶瓷增材制造会议共同发起人和共同主席等多次，并做特邀报告10余次。受邀担任三十余本SCI期刊审稿人，以及国家自然科学基金、新加坡A STAR政府项目、新西兰政府项目和广东、北京、深圳等多个省市项目评审专家。2017年以来主持和参与陶瓷增材制造相关国家省市级项目近20项，并与华为等知名企业开展产学研合作，累计经费1000余万元。在Acta Materialia、Additive Manufacturing、Virtual and Rapid Prototyping、Materials Research Letters、Journal of the European Ceramic Society、Ceramics International等顶级期刊发表高水平论文近60篇，包括中科院大一区论文20余篇，入选ESI高被引和热点论文1篇，特色论文和封面论文各1篇，单篇最高SCI被引超200次。申请和授权发明专利10项。研究成果获得央媒《科技日报》的长篇专访报道以及新华网、人民网、环球网等媒体平台转载报道。
参考来源：
[1]邸浩翔等.3D打印陶瓷技术的研究进展
[2]李伶等.陶瓷部件 3D 打印技术的研究进展
[3]宋发成等.3D打印技术在陶瓷制造中的应用
（中国粉体网编辑整理/山川）
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