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陶瓷3D打印发展趋势和前景分析
2023-06-15

  1.陶瓷3D打印技术的发展趋势

  陶瓷3D打印有诸多优点,例如:复杂的生产程序变得简单化,极大减少了人力和物力的投入,缩短了产品制造的时间,节约了材料,降低了成本,解决结构复杂零件难以加工的问题。目前,陶瓷3D打印的市场需求主要包括以下3个方面:

  ● 与传统陶瓷工艺相结合,实现陶瓷制品的快速生产。一般陶瓷制品如日用陶瓷产业,须应对多样化的市场需求,应加快产品的开发、生产速度,满足客户的定制要求。传统陶瓷制造工艺周期长,后期再加工工艺繁琐,且在制作特殊形状制品时需要不同的模具,无法同时满足定制客户对于时间及式样的双重需求。陶瓷3D打印满足市场发展需要,有望在陶瓷工业的升级转型中脱颖而出。

  ● 生物陶瓷制品的制造。生物陶瓷主要应用于医学方面,生物陶瓷特有的可降解性使其主要应用于医用支架等。生物陶瓷3D打印将带动高端医疗领域的突破发展。

  (图源网络)

  ● 高性能陶瓷功能零件。陶瓷具有优良的化学性能、物理性能和力学性能,例如高强度、高硬度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、防潮、良好的绝缘性、一定的抗急冷急热等。高性能陶瓷零件在航空航天、高端武器、船舶、汽车、电子等领域具有良好的应用前景,如可在航天飞机上应用的耐高温陶瓷片等,陶瓷3D打印技术的应用将使陶瓷零件在高精尖领域具有极大的发展前景。

  目前,陶瓷3D打印技术、陶瓷3D打印设备、材料的研究及其应用已受到了国内外学者和产业界的广泛关注,发展迅速,涉及诸多陶瓷材料体系和应用领域。新兴的3D打印在高性能陶瓷的成型制造领域具有巨大的发展潜力,3D打印有望突破传统陶瓷加工和生产的技术瓶颈,3D打印为陶瓷关键零部件的应用开辟新的途径,为解决传统制造问题和挑战提供了全新3D打印的可能性。

  (图源网络)

  同时,陶瓷3D打印的产业化应用还未全面成型,比如在实现其高效率、高品质和高致密度的大型复杂零件的制造也是亟待解决的问题。近年来我国对增材制造的发展愈加重视,实现陶瓷3D打印开展大规模产业化应用将是我国乃至世界的发展目标。

  2.陶瓷3D打印的发展前景

  3D打印陶瓷市场当前最大的客户群体来源都来自航空航天和国防高新技术行业,两者均对陶瓷制品(例如航天器的隔热瓦)有着大量的需求;其次就是生物健康医疗领域,这个领域陶瓷多被应用于制造像假牙、手术器械、人体假肢、植入体等医疗产品,因为通过3D打印技术可以准确地为患者定制符合自身人体构造的医疗用品,生物兼容性非常好。

  由于3D打印的陶瓷浆料制备难度较大,陶瓷粉体与结合剂的比例、pH值、颗粒尺度和浆料的流变性等都对陶瓷制品的性能有着很大的影响,因此陶瓷3D打印技术的应用成熟度还需进行有效提升。陶瓷3D打印技术有着传统技术所无可替代的优势,相信随着该技术的不断提升,3D打印技术在陶瓷领域的应用会越来越深入与广泛。