陶瓷增材制造的應(yīng)用將在2025年之后經(jīng)歷一個增長拐點。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值將推動用戶對于陶瓷增材制造硬件和材料的需求。對于工程陶瓷、先進陶瓷材料的應(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)，尤其是制造先進陶瓷部件的企業(yè)，都可以從為增材制造而設(shè)計（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，這些脆弱的結(jié)構(gòu)可能因為壓力而破裂，反而使金屬熔體中摻雜進新的雜質(zhì)。

2018年，Avignon Ceramic 與 陶瓷材料生產(chǎn)商Nanoe 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)計師在開發(fā)3D打印泡沫陶瓷濾芯時，采用了增材制造設(shè)計思維。得益于3D打印技術(shù)的優(yōu)勢，他們可以精確設(shè)計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，為Avignon Ceramic 實現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)提供了助力。Pro2 3D打印機最小噴嘴直徑可達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，他們在3D打印領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)以及產(chǎn)品的穩(wěn)定性幫助我們在早期探索階段解決了很多問題，我們將會在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)，引起了參會學(xué)校和科研院所的密切關(guān)注，與會期間，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構(gòu)就對此設(shè)備表示了強烈興趣。

薦《增材制造設(shè)計（DfAM)指南》