陶瓷增材制造的應(yīng)用將在2025年之后經(jīng)歷一個(gè)增長拐點(diǎn)。主要原因是，陶瓷增材制造3D打印技術(shù)將逐漸成熟，市場上存在足夠支撐這一技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的生產(chǎn)需求。

從中長期來看，3D打印陶瓷部件的附加價(jià)值將推動(dòng)用戶對(duì)于陶瓷增材制造硬件和材料的需求。對(duì)于工程陶瓷、先進(jìn)陶瓷材料的應(yīng)用來說，這一趨勢體現(xiàn)的更為明顯。許多生產(chǎn)陶瓷部件的企業(yè)，尤其是制造先進(jìn)陶瓷部件的企業(yè)，都可以從為增材制造而設(shè)計(jì)（DfAM）的高附加值陶瓷部件中獲益匪淺。

本期，3D科學(xué)谷將分享一個(gè)國際上知名高性能陶瓷產(chǎn)品制造商Avignon Ceramic 通過3D打印技術(shù)和增材制造設(shè)計(jì)思維提高陶瓷產(chǎn)品性能與品質(zhì)的應(yīng)用案例,以此來感受3D打印技術(shù)為復(fù)雜陶瓷產(chǎn)品帶來的附加值。

▲3D打印陶瓷濾芯

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替代傳統(tǒng)發(fā)泡工藝

Avignon（阿維尼翁）是歐洲著名的陶瓷小鎮(zhèn)，法國Avignon Ceramic就坐落于此，是全球知名的高性能陶瓷制品生產(chǎn)企業(yè)，公司成立至今已150年，1990年開始引入CIM（陶瓷注射成型技術(shù)）。目前生產(chǎn)包括陶瓷型芯，泡沫陶瓷濾芯等高精尖的陶瓷產(chǎn)品。

▲ Avignon Ceramic生產(chǎn)的陶瓷產(chǎn)品

圖片來源：Avignon Ceramic 官方網(wǎng)站

在采用3D打印之前，Avignon Ceramic一直使用傳統(tǒng)發(fā)泡方式生產(chǎn)氧化鋯泡沫陶瓷產(chǎn)品，該產(chǎn)品主要用于過濾高溫合金的金屬熔體，從而去除最終導(dǎo)致鑄件產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的雜質(zhì)。

傳統(tǒng)發(fā)泡工藝制造流程是，首先用氧化鋯粉、高嶺土、長石等原料混合的陶瓷漿液給聚氨酯海綿陶瓷上漿，通過燒結(jié)去除聚氨酯，最終獲得多孔的陶瓷濾芯。這一過程不僅過程繁復(fù)，生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)也不太穩(wěn)定。

▲中空結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂的陶瓷泡沫濾芯

圖片來源：Raise3D

其原因是在傳統(tǒng)的發(fā)泡過程中，由于發(fā)泡中空部分的結(jié)構(gòu)是隨機(jī)形成的，在燒結(jié)后容易產(chǎn)生一些薄而脆的陶瓷結(jié)構(gòu)，在注入熔融金屬液體時(shí)，這些脆弱的結(jié)構(gòu)可能因?yàn)閴毫Χ屏眩炊菇饘偃垠w中摻雜進(jìn)新的雜質(zhì)。

2018年，Avignon Ceramic 與 陶瓷材料生產(chǎn)商N(yùn)anoe 接洽后，決定采用D打印技術(shù)取代傳統(tǒng)工藝。

Nanoe 開發(fā)了適用于材料擠出3D打印工藝的陶瓷線材。Nanoe向Avignon Ceramic 推薦了Raise3D 上海復(fù)志基于材料擠出工藝的熔融制絲（FFF）3D打印設(shè)備-Raise3D Pro2。

▲3D打印的泡沫陶瓷濾芯

圖片來源：Raise3D

自選擇 Raise3D 3年以來，Avignon Ceramic一直保持使用FFF 3D打印技術(shù)定制化生產(chǎn)泡沫陶瓷濾芯，尤其是結(jié)構(gòu)復(fù)雜又精細(xì)的泡沫陶瓷濾芯，其濾芯陶瓷致密度高達(dá)99%。

▲ 正在打印陶瓷材料的Raise3D Pro2設(shè)備

圖片來源：Raise3D

Avignon Ceramic的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師在開發(fā)3D打印泡沫陶瓷濾芯時(shí)，采用了增材制造設(shè)計(jì)思維。得益于3D打印技術(shù)的優(yōu)勢，他們可以精確設(shè)計(jì)濾芯的支柱長度和孔徑，從而來控制金屬熔體的流量以及過濾精度，提高產(chǎn)品的功能性以及確保產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定一致。

Raise3D Pro2 3D打印機(jī)，為Avignon Ceramic 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)提供了助力。Pro2 3D打印機(jī)最小噴嘴直徑可達(dá)0.2mm，最小層厚可精確至0.01 mm，且非常穩(wěn)定。幫助Avignon Ceramic 可以實(shí)現(xiàn)7/24不間斷地生產(chǎn)高性能陶瓷產(chǎn)品。

“Avignon Ceramic在陶瓷行業(yè)歷史悠久，為了幫助客戶找到完美的解決方案，我們充分發(fā)揮3D打印技術(shù)的優(yōu)勢，為客戶提供定制化的濾芯產(chǎn)品。這不僅是行業(yè)的發(fā)展趨勢，定制化濾芯產(chǎn)品的生產(chǎn)效率也遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。我們很早就與Raise3D建立了合作關(guān)系，他們?cè)?D打印領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)以及產(chǎn)品的穩(wěn)定性幫助我們?cè)谠缙谔剿麟A段解決了很多問題，我們將會(huì)在Raise3D的幫助下繼續(xù)深耕陶瓷鑄造行業(yè)，提升我們的創(chuàng)新力與市場競爭力?！?創(chuàng)新和研究業(yè)務(wù)經(jīng)理Olivier Greck如是說。

--國內(nèi)首次亮相--

在剛剛結(jié)束的第一屆陶瓷增材制造前沿科學(xué)家論壇(FAME2021)上，Raise3D Pro2與Nanoe Zetamix線材組成的陶瓷3D打印技術(shù)首次在國內(nèi)亮相。

▲ FAME2021現(xiàn)場

圖片來源：Raise3D

這一基于材料擠出工藝的熔融制絲（FFF）陶瓷3D打印技術(shù)，引起了參會(huì)學(xué)校和科研院所的密切關(guān)注，與會(huì)期間，上海交通大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、華南理工等等多所高校和科研機(jī)構(gòu)就對(duì)此設(shè)備表示了強(qiáng)烈興趣。

薦《增材制造設(shè)計(jì)（DfAM)指南》