中国粉体网讯 陶瓷材料具有优良高温性能、高强度、高硬度、低密度、好的化学稳定性，在航天航空、汽车、生物等行业得到广泛应用，而陶瓷难以成型的特点又限制了它的使用，尤其是复杂陶瓷制件的成型均借助于复杂模具来实现。增材制造技术的出现为陶瓷制件成型提供了新的途径。增材制造，又称3D打印，其打印技术主要有喷墨打印技术（IJP）、熔化沉积成形技术（FDM/FDC）、光固化成形技术（SLA/DLP）、分层实体制造技术（LOM）、激光选区熔化技术/激光选区烧结技术（SLM/SLS）、三维打印成形技术（3DP）、浆料直写成形技术（DIW）等。
(图片来源：沈阳自动化研究所)
陶瓷光固化3D打印技术的研究始于20世纪90年代，尽管与聚合物和金属材料相比，陶瓷光固化产业起步较晚，但发展迅速，国内外越来越多的研究者进行陶瓷光固化3D打印设备及材料的研究。不仅因为陶瓷材料的性能优异，应用前景广泛，也因为光固化陶瓷3D打印技术相比于其他陶瓷增材制造方法，打印精度高，并且在制备复杂形状以及高精度大型零部件方面有很大的优势。
陶瓷光固化技术是将陶瓷粉末加入可光固化的溶液中，通过高速搅拌使陶瓷粉末在溶液中分散均匀，制备高固相含量、低粘度的陶瓷浆料，然后使陶瓷浆料在光固化成型机上直接逐层固化，累加得到陶瓷零件素坯，再通过后续的加热脱脂工艺，将坯体零件中作为粘接剂的有机成分通过高温排除，得到零件素坯后，进行烧结工艺，得到致密化的陶瓷零件，如下图所示。
光固化3D打印陶瓷制备流程图
想要获得理想质量的打印零件需要提高陶瓷浆料中的固含量，同时需要有良好的固化特性。浆料的稳定性指标要求浆料能长期储存而不沉淀、基体材料不变质不挥发。
近日，中国科学院沈阳自动化研究所在陶瓷增材制造技术新领域取得新的研究成果，提出了一种光固化数学模型，用于分析研究立体光刻（SLA）零件的成型质量；发现前驱体陶瓷浆料在增材制造过程中存在固化缺陷，并提出了改善方法。该研究成果发表于JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY。
沈阳自动化所工艺装备与智能机器人研究室提出一种光固化数学模型，用于分析在不同点搭接率、线搭接率和面搭接率下，零件整体光固化中不同固化质量布局和缺陷形成规律；通过实验验证的方法，进一步提出结合浆料参数与设备参数相匹配的方法，从而改善陶瓷增材制造过程中的缺陷问题。
目前，沈阳自动化所拥有了国内先进的陶瓷增材制造能力，具备高精度成型的立体光刻工艺、材料热重分析仪器、温控精准的1700度高温电炉和真空脱脂炉等设备，能够形成一条基于数字光固化成型的陶瓷产品制备的工艺链，自主研发和设计不同复杂形状的陶瓷零件。
参考来源：沈阳自动化研究所、中国粉体网
（中国粉体网编辑整理/山川）
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