微納3D打印陶瓷

陶瓷是一種傳統(tǒng)的無機材料，精美實用，常由非金屬氧化物 (如氧化鋁、氧化硅等）和其他添加劑經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成，已經(jīng)有上千年的歷史。陶瓷材料具有很高的硬度、耐磨性、耐高溫、化學(xué)腐蝕以及良好的絕緣性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子、醫(yī)療等領(lǐng)域。硬而脆的特點使陶瓷材料加工成形尤其困難，傳統(tǒng)陶瓷制備工藝只能制造簡單三維形狀的產(chǎn)品，而且成本高、周期長。

陶瓷3D打印技術(shù)的發(fā)展使復(fù)雜陶瓷產(chǎn)品制備成為可能，3D打印技術(shù)所具有的操作簡單、速度快、精度高等優(yōu)點給陶瓷制備行業(yè)注入了新的活力。

一、3D打印陶瓷的發(fā)展背景

陶瓷3D打印可以制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高精度的多功能陶瓷，在建筑、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，在陶瓷型芯、骨科替代物、催化器等方向具有良好的應(yīng)用前景，將給我們的生活帶來巨大改變。

3D打印陶瓷市場當(dāng)前的客戶群體大都來源于航空航天和國防行業(yè)，二者均對陶瓷制品（例如航天器的隔熱瓦）有著巨大的需求。

其次就是生物醫(yī)療領(lǐng)域，在這個領(lǐng)域中陶瓷多被應(yīng)用于制造如義齒、手術(shù)器械、人體義肢、人工關(guān)節(jié)等醫(yī)療用品，因為通過3D打印技術(shù)可以準(zhǔn)確的獲得患者的身體數(shù)據(jù)，以此更好的為患者定制所需的醫(yī)療用品，同時具有較好的生物兼容性。

由于3D打印的陶瓷漿料制備難度較大，陶瓷粉體與結(jié)合劑的比例、pH值、顆粒尺度和漿料的流變性等都對陶瓷制品的性能有著很大的影響，因此該技術(shù)在實際應(yīng)用方面還有很大的進步空間。

陶瓷3D打印技術(shù)有著傳統(tǒng)技術(shù)所不能替代的優(yōu)勢，相信隨著陶瓷漿料制備技術(shù)的不斷提升，陶瓷3D打印技術(shù)會與生物醫(yī)療領(lǐng)域有更緊密的結(jié)合。

二、 材料及應(yīng)用

陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕等特性，是三大固體材料之一。目前陶瓷3D打印制備的主要材料有氧化鋁、氧化鋯、磷酸鈣等。

織雀系列3D打印設(shè)備打印的陶瓷樣品

陶瓷3D打印的流程分為以下步驟：

1、3D打印成形

使用3D打印技術(shù)使陶瓷零件成形，得到特定形狀結(jié)構(gòu)的陶瓷坯體。

2、坯體后處理

對陶瓷坯體進行清洗、表面增強、修復(fù)、干燥等后處理，使坯體的強度、精度等性能達(dá)到要求，有利于之后的熱處理環(huán)節(jié)。

3、陶瓷脫脂和燒結(jié)工藝

將完好的坯體放入爐子中，按照設(shè)定好的溫度制度、焙燒氣氛和壓力進行熱處理。這個過程分為兩個階段：加熱到500℃以上脫去坯體中的有機物，這是非常容易出現(xiàn)缺陷的時期；加熱到1000℃以上實現(xiàn)致密化、形成陶瓷，這是晶粒長大、晶界形成、實現(xiàn)陶瓷強度的過程，決定著制品的最終性能。

燒結(jié)完成并冷卻后，便可得到最終的陶瓷3D打印成品。

三、織雀系列3D打印設(shè)備

針對超高精度3D打印技術(shù)發(fā)展的市場需求，托托科技自主研發(fā)織雀系列3D打印設(shè)備，旨在為微納加工領(lǐng)域帶來革命性的技術(shù)進步。該設(shè)備融合了光刻技術(shù)和精密的制造工藝，涵蓋1 μm到5 μm的光刻精度。針對多光刻精度需求，設(shè)計了自由切換多種精度模式（1 μm / 2 μm / 5 μm）系列設(shè)備，為用戶提供了更大的靈活性和選擇空間。

除了高精度光刻能力外，織雀系列3D打印設(shè)備還支持多種樹脂和陶瓷材料的打印，適用于各種應(yīng)用場景，尤其適合于新材料的開發(fā)和研究。其對準(zhǔn)駁接打印功能支持在已有樣品上進行打印變得更加簡便高效，特別適用于微納3D打印與柔性電子器件結(jié)合領(lǐng)域。打印設(shè)備最小可加工料池體積僅15 ml，加工幅面可達(dá)100 mm x 100 mm，使其具備了出色的小型化設(shè)計和空間利用率。

這款設(shè)備的問世，標(biāo)志著微納加工領(lǐng)域邁向了一個全新的階段。

織雀系列3D打印設(shè)備產(chǎn)品亮點：

打印精度高達(dá)1μm

多精度自由切換(1μm / 2μm / 5μm)

支持多種樹脂/陶瓷材料打印(適合新材料開發(fā))

支持在已有樣品上進行對準(zhǔn)駁接打印

全畫幅聚焦掃描

最小可加工料池體積15 ml