北工大陈继民教授团队：陶瓷3D打印技术的应用与最新进展

近年来，国内外市场对陶瓷3D打印技术的需求显著增长，这种兴趣的激增导致了研究和应用的快速发展。陶瓷3D打印已成功应用于多个领域，包括医疗保健、文化创意和建筑装饰。它的吸引力在于制造过程中无需模具，从而在结构设计中具有成本效益、高生产效率和无与伦比的自由度。与传统的陶瓷成型工艺相比，各行各业已经广泛接受了陶瓷3D打印的优势。目前研究人员的兴趣重点在于战略性新兴领域，如医疗保健、航空航天和电子通信。研究人员在这些领域对陶瓷3D打印技术进行了多方面的研究，并渴望投资于工业发展。

3D打印技术参考注意到，北京工业大学陈继民教授团队综述了陶瓷3D打印技术在上述领域的最新研究和应用进展。此外，它还分析了陶瓷3D打印技术在不同领域面临的挑战和技术瓶颈。该研究还探讨了在材料研发、装备制造和应用领域拓展方面进一步发展的机会和需求。通过研究这些方面，这项研究揭示了陶瓷3D打印在未来增长和创新方面的巨大潜力。

https://doi.org/10.1016/j.amf.2024.200113

陶瓷3D打印的应用领域

不同工艺3D打印的医疗用陶瓷

聚合物衍生陶瓷的各种3D打印技术的系统图

多种领工艺用于3D打印电极材料

DLP制备的复杂SiC陶瓷坯体

使用立体光固化技术制备Al2O3陶瓷

我国陶瓷3D打印技术的主要应用和发展领域是医疗保健领域，航空航天工业中最有前途的市场是陶瓷叶片芯的批量生产。此外，使用3D打印技术的各种功能性陶瓷材料也在不断开发中。这些领域的工业生产主要使用SLS陶瓷3D打印技术实现。此外，使用基于挤出的陶瓷3D打印技术的文创产品和陶瓷工艺品具有工业生产潜力，这些技术不需要高精度。

与中国相比，其他国家在高精度陶瓷3D打印工艺和设备方面经历了相对成熟的发展。因此，国外一些采用SLA技术制造的高精度、高密度陶瓷产品已经在医疗保健和医疗领域得到了应用，它们也逐渐被用于航空航天、文化珠宝和制造业。

与金属和高分子材料的3D打印相比，陶瓷3D打印需要额外的后处理，以获得最终产品。考虑到目前陶瓷3D打印在各个领域的应用和发展现状，很明显，陶瓷材料的性能、打印工艺和设备以及后处理技术都存在挑战，这些挑战阻碍了陶瓷3D打印在中国的实际应用和进一步发展。建议从以下几个方面推进该领域的研究：

(1)陶瓷材料的预处理：原料性能和成型质量。根据陶瓷3D打印技术的不同成型原理，陶瓷材料预处理的原料状态可分为粉末、浆料或固体。粉体材料改性研究、浆料高效制备工艺与设备、预处理材料稳定批量制备等，对陶瓷3D打印技术的成型质量产生重大影响。

(2)开发大型光聚合3D打印设备及控制软件：基于光聚合的陶瓷3D打印具有陶瓷和玻璃材料高精度、高密度打印的优势，使其成为陶瓷3D打印技术中最流行的打印工艺之一。开发大型光聚合设备和控制软件，显著提高了制造效率和产品质量，增强了行业竞争力。大型光聚合设备的发展需要更高的功率、更快的响应速度、更大的光源和辐照系统的照射面积。控制软件必须实现对运动轨迹的精确控制，以确保印刷过程中的工艺稳定性和一致性。此外，陶瓷材料预处理的原料状态质量可分为粉末、印刷环境和印刷参数，这些参数对实现印刷物体的尺寸精度和成型质量也起着至关重要的作用。

(3)开发用于多材料和多功能设备的集成陶瓷3D打印工艺和设备：一体化成型工艺对于实现陶瓷产品的集成化、小型化和多功能化至关重要。这种成型工艺的优点包括高效率、定制化和降低成本。因此，研究多种材料的匹配特性、界面结构及其相互作用机制，以及创新3D打印工艺和设备来形成这些多材料器件至关重要。

总的来说，中国的陶瓷3D打印技术与其他国家相比仍然存在差距。许多复制品在设备制造方面缺乏创新，设备质量和性能仍然存在差距。材料研发进展相对缓慢，大多数进口材料导致成本较高。国内应用相对有限，需要不断扩展。随着我国3D打印技术的快速发展、市场需求的增长以及相关产业政策的支持，国内在陶瓷3D打印方面的研发和应用探索不断完善，旨在缩小与国外的差距。

注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。