多材料陶瓷3D打印工藝和測試方法，博瑞科全三維智造平臺

△Lithoz使用多材料陶瓷打印機(jī)CeraFab Multi 2M30打印的雙色氧化鋁陶瓷環(huán)

近日，與博瑞科緊密合作的奧地利Lithoz公司，發(fā)布了多材料陶瓷打印機(jī)CeraFab Multi 2M30，使用行業(yè)領(lǐng)先的LCM技術(shù)，是Lithoz的新型多材料陶瓷3D打印機(jī)，可用于打印多材料功能梯度陶瓷。CeraFab Multi 2M30由兩個獨(dú)立的可移動料桶組成，料桶中裝有陶瓷漿料。這些料桶可根據(jù)需要在投影系統(tǒng)上移動，以固化相應(yīng)的層。料筒底部是透明的，允許光源從下方曝光陶瓷漿料。成型平臺可在3D打印過程中上下移動。創(chuàng)新的雙料桶系統(tǒng)及全自動清潔系統(tǒng)提高了打印速度、準(zhǔn)確性和有效性，避免了材料更換期間的交叉污染。僅使用很少的漿料，不需要任何材料回收操作或泵送系統(tǒng)來保持漿料循環(huán)，這使其在成本和資源效率方面具有吸引力�？勺詣有�轉(zhuǎn)的成型平臺具有巨大的創(chuàng)新潛力。使用獨(dú)立編寫的定制軟件，可以將雙料桶切換到其他客戶系統(tǒng)，更加有利于客戶開發(fā)和研究新材料。德國卡爾斯魯厄大學(xué)已經(jīng)采購并投入使用。

△CeraFab Multi 2M30 多材料陶瓷打印機(jī)

△多材料陶瓷打印機(jī)CeraFab Multi 2M30內(nèi)部的雙料桶系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù)	CeraFab Multi 2M30
橫向分辨率	40μm（635dpi）
層厚	10-100μm
圖像像素	1920x1080
打印尺寸	76x43x170mm（x/y/z）
數(shù)據(jù)格式	Stl
光源	LED
打印速度	每小時高達(dá)100層
料桶數(shù)量	2

3D打印復(fù)合陶瓷材料的重要步驟是對所選粉末進(jìn)行成功地共處理和共燒結(jié)。將不同種類的材料燒結(jié)成一個部件的研發(fā)重點(diǎn)是匹配不同材料的收縮行為，從而燒結(jié)成功能部件。Lithoz正在研究確保多材料組件成功共燒結(jié)的方法。各種組分的收縮行為是通過調(diào)整漿料中的粉末比例以及調(diào)整粒度分布或形狀來確定的。

△Lithoz使用多材料陶瓷打印機(jī)CeraFab Multi 2M30打印的氧化鋯增強(qiáng)氧化鋁復(fù)合陶瓷

多材料陶瓷3D打印技術(shù)有很高的應(yīng)用價值，然而在批量應(yīng)用之前，其力學(xué)性能的驗(yàn)證尤為重要，尤其是不同陶瓷材料之間的界面結(jié)合的問題所決定的力學(xué)力學(xué)性能。博瑞科全三維體系中的DIC技術(shù)（3D數(shù)字圖像相關(guān)系統(tǒng)）可以非常直觀的測量壓縮強(qiáng)度，不同材料的壓縮強(qiáng)度不同而導(dǎo)致的多材料之間匹配度的問題。通過DIC技術(shù)可以測量幾乎所有材料和結(jié)構(gòu)的變形、振動和應(yīng)變，從而對打印工藝進(jìn)行驗(yàn)證，以達(dá)到修改和完善新產(chǎn)品的目的。運(yùn)用與DIC相關(guān)的3D光學(xué)掃描技術(shù)可以很容易的對3D打印試制產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)上的分析研究，以檢驗(yàn)其是否達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量和效果。

△4相機(jī)DIC系統(tǒng)，測量壓縮強(qiáng)度

多材料3D打印是一門備受關(guān)注的領(lǐng)域，因?yàn)樗鼮橹圃旃δ芨鼜?qiáng)大且性能得到改善的零件提供了廣泛的可能性。陶瓷增材制造的全球市場和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者Lithoz一直在開發(fā)突破性的多材料3D打印技術(shù)。

△CeraFab Multi 2M30可實(shí)現(xiàn)的多材料成分或結(jié)構(gòu)組合形式

增材制造技術(shù)的飛速發(fā)展不再局限于單相材料。Lithoz公司證明多種陶瓷材料已經(jīng)可以同時用于制造零件。由Lithoz研發(fā)的CeraFab Multi 2M30多材料陶瓷3D打印機(jī)，通過將打印空間擴(kuò)展到不同的材料，這些3D打印的多材料和功能梯度陶瓷具有增強(qiáng)的特性，并且從部件的一個部分到另一部分改變了材料的成分和結(jié)構(gòu)。可以直接制造將高度復(fù)雜的形狀與不同材料結(jié)合起來的結(jié)構(gòu)，而無需進(jìn)行連接或組裝，從而可以用打印的零件代替組裝件。這為電子和嵌入式傳感器、生物醫(yī)學(xué)植入物、航空航天、汽車和能量存儲系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用打開了大門。

奧地利Lithoz公司是全球頂尖陶瓷3D打印設(shè)備及材料的供應(yīng)商，由Lithoz陶瓷3D打印機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品，表面粗糙度可達(dá)0.4-0.6 μm，致密度高達(dá)99.4%以上，產(chǎn)品物理化學(xué)性能與傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品相當(dāng)。目前，可打印氧化鋁、氧化鋯、磷酸三鈣、氮化硅、硅基材料、金屬陶瓷等20余種材料。