HRL與Prodways合作實現高致密碳氧化硅陶瓷3D打印

2025年9月22日，南極熊獲悉，由通用汽車與波音公司合資成立的HRL實驗室宣稱，通過與法國3D打印技術公司Prodways達成深度合作，成功利用ProMaker L5000 DLP系統(tǒng)實現了完全致密的碳氧化硅陶瓷（SiOC）3D打印。這一突破性成果標志著聚合物衍生陶瓷（PDC）增材制造技術在航空航天、能源、國防等高端制造領域邁出了關鍵一步。

HRL與Prodways合作解決微裂紋控制難題

與傳統(tǒng)粉末基陶瓷3D打印工藝不同，聚合物衍生陶瓷工藝以液態(tài)聚合物為前驅體，可先行成型復雜結構，再通過高溫熱解轉化為輕質且耐高溫的陶瓷材料。新工藝有效規(guī)避了粘結劑燒盡與燒結過程中常見的工程難題，大幅提升了陶瓷部件的結構完整性與性能可靠性。

盡管3D打印技術能夠實現傳統(tǒng)成型難以制備的復雜形狀陶瓷產品，但這項技術的發(fā)展仍面臨一個重要挑戰(zhàn)：在打印過程中需加入大量粘結劑以粘合陶瓷粉末，導致素坯密度較低，且在高溫燒結過程中粘結劑分解產生氣體，容易引發(fā)微裂紋等缺陷，影響成品結構可靠性。這也制約了該技術在更廣泛領域的應用。而HRL與Prodways的合作成果，正為克服上述瓶頸提供了新的可能。

△Prodways公司的DLP打印機和SLS打印機

在此次合作中，HRL實驗室充分發(fā)揮它們在陶瓷材料領域的深厚積累，結合Prodways ProMaker L5000高分辨率DLP數字光處理平臺，實現了對陶瓷微觀結構的精確控制。實驗結果顯示，細小均勻的顆粒分布顯著提升了材料強度，而過大的夾雜物則易在聚合物向陶瓷轉化過程中形成微裂紋，影響最終性能。對此，雙方通過優(yōu)化樹脂配方及增強體幾何參數，成功生產出無缺陷的航空級陶瓷部件。

此次合作指明了一條發(fā)展路線圖，即通過優(yōu)化樹脂配方和增強體幾何形狀，能夠直接利用聚合物前驅體生產出無缺陷的航空級陶瓷部件。除了證明可行性之外，該研究還為通過增材制造技術設計更堅韌的陶瓷基復合材料奠定了基礎。

對于HRL和Prodways來說，這項工作反映了增材制造中至關重要的跨行業(yè)合作：將先進研究與工業(yè)平臺相結合，將新材料從實驗室規(guī)模的演示轉移到實際應用，為全球高端制造業(yè)提供更具競爭力的陶瓷增材制造解決方案。

△美國HRL團隊實現高分子陶瓷3D打印

關于HRL實驗室

HRL是由通用汽車與波音公司共同投資成立的領先研究機構，專注于材料科學、增材制造、微電子等前沿技術研發(fā)。在2016年，南極熊報道過，HRL開發(fā)的3D打印的超強陶瓷材料能夠承受超過1400攝氏度高溫的新技術。這項技術已在《科學》期刊上發(fā)布，意味著全球性的前沿技術地位。