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特種陶瓷的發(fā)展為新型產業(yè)的發(fā)展奠定了基礎，加速了傳統(tǒng)制造行業(yè)的新技術變革。無論是結構陶瓷還是功能陶瓷，均在現代社會中發(fā)揮著越來越重要的作用。作為最為廣泛應用的結構陶瓷材料之一，氧化鋁陶瓷因其優(yōu)越的性能，具有很好的成本效益。

▲3D打印特種陶瓷結構件樣品（來源：升華三維）

在工業(yè)4.0時代，如何將成本效益進行到底，將氧化鋁陶瓷與工業(yè)應用深度融合？對每一個創(chuàng)新型制造企業(yè)的發(fā)展至關重要。而這些企業(yè)要提高生產力，進行智能化轉型的關鍵一步該怎么走，這關乎到中國制造在全球產業(yè)版圖的新坐標。

選擇路線

陶瓷成型工藝是將陶瓷原料按照實際生產的要求制作成規(guī)定尺寸和形狀以及一定強度的生坯，成型過程取決于陶瓷原料的性能和成型工藝方法。

造就陶瓷制品的工藝多種多樣，傳統(tǒng)典型的成型工藝包括有干壓成型、半干壓成型、可塑成型、流延法、注漿成型法、等靜壓法等。

然而，陶瓷材料本質上是一種脆性材料，加之其高硬度、高耐磨性的特點，后續(xù)加工的難度與加工成本增加。同時高新技術領域對氧化鋁這種特種陶瓷的形狀和尺寸精度都有較高的要求，那么，對于復雜的氧化鋁陶瓷結構，傳統(tǒng)的陶瓷成型工藝捉襟見肘，需采用更為新型的制造技術手段。

相比之下，3D打印陶瓷技術具有更為智能、精密、綜合的制造能力。它能夠完成傳統(tǒng)工藝不可能完成的制造，例如復雜多孔的細胞體陶瓷，多角度弧面的塊體陶瓷，孔隙率可調控的結構陶瓷，多材料、多結構的結構-功能陶瓷等。

目前3D打印技術越來越多，常用于制備氧化鋁陶瓷的3D打印技術有光固化成型技術(SLA)、激光選區(qū)燒結成型(SLS)技術、三維打印成型技術(3DP)等。

▲常見的陶瓷3D打印技術

事實上，選擇使用哪種技術均需要考慮氧化鋁陶瓷零件形狀、結構、尺寸、成本、打印速度、打印精度等方面的因素。經分析考量，每項技術手段優(yōu)劣均沾，沒有一種方法能快速、廉價、完美地3D打印出超強的零件，所以用戶要根據應用的實際需求來做出關鍵一步的選擇。

解決問題

對于很多發(fā)展中的制造企業(yè)抑或是從事材料開發(fā)的用戶來說，進行數字化升級改造或者材料開發(fā)的投入大、成本高，3D打印技術看來很美，但是有時候確是高不可攀。

為了破局，一種高性價比的特種陶瓷成型選擇應運而生。粉末擠出打印技術（Powder Extrusion Printing，PEP），將成熟的粉末注射成型技術（(Powder Injection Molding，PIM）引入3D打印領域，為陶瓷材料開發(fā)、制造與應用客戶量身打造了一條“造血”之路。

該技術與Scott Crump發(fā)明的熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling，FDM）類同，盡管該技術在國內研究時間較短，但它的提出從一開始就表現出很大的潛力，并于2019年開始出現陶瓷3D打印實用和商業(yè)應用。

▲氧化鋁零部件在航空航天領域的應用（來源：升華三維）

為提高陶瓷新材料的研發(fā)效率與生產力，目前已有不少客戶使用升華三維的特種陶瓷粉末材料來進行陶瓷新材料開發(fā)、制備各種特種陶瓷零件。

面向用戶多樣化需求，在降低陶瓷及其復合材料開發(fā)、復雜結構制備難度及綜合成本的同時，該技術的采用還可以很好地實現陶瓷/金屬的多材料快速打印、批量化生產，縮減周期的需求，更好地適應未來綠色智能制造的需求。

怎么打印

如果您想要讓3D打印的氧化鋁陶瓷顯現出“特性”，并應用于特別要求的領域，除了選擇特別的成型工藝手段，還需要采用優(yōu)質配比的材料。 

▲氧化鋁陶瓷PEP工藝流程（來源：升華三維）

原料配方的選擇對氧化鋁陶瓷制品的力學性能有著重要影響。采用升華三維為UPS-250、UPS-556 3D打印設備開發(fā)的專用的氧化鋁顆粒UPGM-AL2O3混合一定的高分子粘結劑，通過PEP打印技術3D打印出生坯，生坯經脫脂燒結，最終制得的氧化鋁陶瓷密度可達3.97g/cm3，缺陷較少，性能可靠性強。

▲氧化鋁3D打印燒結件力學性能（來源：升華三維）

歸結而言，升華三維的氧化鋁陶瓷3D打印解決方案，包括從3D打印機到相關前后處理設備，以及3D打印材料和自主開發(fā)的軟件服務。其雙噴頭“陶瓷+陶瓷”“陶瓷+金屬”復合材料協(xié)同打印系統(tǒng)的研發(fā)，具有積極的應用價值，不僅為高性能特種陶瓷的成型加工提供了新的選擇，也拓寬了特種陶瓷制件結構設計的自由度，滿足產品設計要求。

▲升華三維雙噴嘴3D打印可選機型

升華三維作為國內陶瓷3D打印的領先者，一直致力于陶瓷3D打印設備及材料的研究和開發(fā)，以滿足不同行業(yè)的需求。目前已掌握多種類先進陶瓷（包括氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、羥基磷灰石等）的3D打印核心工藝和材料技術，不斷深化特種陶瓷3D打印技術在醫(yī)療、航天、工業(yè)領域的深度融合，幫助用戶再提生產力和生產效率，并不斷助推特種陶瓷3D打印量產進程的實現。