大尺寸陶瓷3D打印殺入陶瓷潔具領域，光壘智造Matrix-DLP

南極熊導讀：中國佛山的世界級陶瓷潔具龍頭企業(yè)，已經開始使用大尺寸陶瓷3D打印機來助力傳統(tǒng)陶瓷潔具實現智能制造了。


△陶瓷3D打印馬桶縮小樣件

馬桶等衛(wèi)生潔具生產制造背景

中國已成為全球衛(wèi)生潔具生產與消費的第一大國，佛山是全國最大的建筑衛(wèi)生陶瓷生產基地，佛山在衛(wèi)生陶瓷潔具領域年銷售額超百億；在該領域，國際衛(wèi)生陶瓷品牌，如科勒、東陶，占據高端市場；國內品牌主要占據中低端市場。對于國內外的傳統(tǒng)陶瓷企業(yè)，大多都還是采用傳統(tǒng)的制作加工工藝，其研發(fā)和制造周期長、環(huán)境污染大、產品較為單一等，以馬桶為例，典型馬桶的制造和開發(fā)周期一般在六個月，制造工序依賴人工打磨，生產過程中會產生粉塵等高污染性接觸職業(yè)病危害。
目前，我國制定的《中國建筑衛(wèi)生陶瓷2025現代化制造加工體系》，圍繞提升中國建筑衛(wèi)生陶瓷制造水平，以綠色、信息化、智能化、現代化融合為目標，制定建筑陶瓷的現代制造加工系統(tǒng)，從基礎理論研究到制造加工全方位貫穿與融合信息、智能、綠色制造加工的創(chuàng)新理念，從設計到生產制造加工，從生產過程控制運行到管理數據及評價，都實現新型的制造模式和現代化、數字化、智能化的管理控制，推動行業(yè)整體邁向中高端。

大尺寸3D打印陶瓷Matrix-DLP技術

2020年4月，南極熊了解到，佛山市光壘智能制造有限公司（CeraEPI）為陶瓷潔具產業(yè)開發(fā)了一款大尺寸3D打印陶瓷設備，助力傳統(tǒng)的陶瓷潔具制造實現3D打印，采用3D打印成型工藝制造陶瓷潔具產品實現數字化智能化制造。光壘智造CeraEPI針對典型陶瓷潔具尺寸大的方面，通過多光機Matrix-DLP技術實現任意大小幅面的固化成型，Matrix-DLP技術是光壘智造獨創(chuàng)的基于多光機智能融合的一種3D打印技術，這個技術區(qū)別于法國Prodways的Movinglight和奧地利LITHOZ的LCM技術，主要特點可以實現任意幅面尺寸的3D打印，Matrix-DLP技術解決了打印速度、打印精度和尺寸的矛盾。

△光壘智造與國外DLP陶瓷打印技術的比較


△Matrix-DLP大尺寸光機（圖片展示的為帶有8光機的Matrix-DLP組件）


△光壘智造開發(fā)了各類波段光機，利用自有的ZnO基LED光源及波段相配的陶瓷漿料，可用于各類特殊陶瓷材料（高散射介質、生物陶瓷、骨科等）的打印

由于陶瓷潔具的生產原材料大多為黏土材料，在陶瓷潔具3D打印漿料方面，光壘智造通過采用自由基-陽離子混雜光固化體系，并添加帶有環(huán)氧基團和磷酸酯基團的活性單體和預聚體及長波長光敏劑及增感劑，開發(fā)針對黏土陶瓷粉體的適用于DLP型3D打印光固化陶瓷漿料。

△各類水性光固化陶瓷漿料

針對高固含量的黏土陶瓷漿料難打印的問題，光壘智造采用DLP光從上往下投影結合多刮刀組件實現高黏稠體系漿料的打印，并配備有全自動黏稠漿料供給和回收系統(tǒng)。

針對陶瓷漿料打印過程中清洗難的問題，光壘智造開發(fā)了水性的陶瓷光固化材料，不同于國外陶瓷膏料需要酒精等有機溶劑清洗的方式，光壘智造的水性陶瓷光固化材料，用水就可以將未固化的陶瓷漿料清洗干凈，非常適合大工業(yè)化生產。

光壘智造提供的Matrix DLP 3D打印技術，可以制備從低粘度、中粘度到高粘度各類流體材料、低流動性或不流動性漿料的打印，如光固化樹脂、可鑄蠟型材料、金屬粉漿料（鎢粉）、陶瓷漿料（Al2O3、ZrO2、SiO2，Si3N4、SiC、BaTiO3、HAP，TCP、黏土等）等，圖5是典型的打印樣品展示，表1是光壘智造與國外各種陶瓷打印技術的比較，在成型尺寸、單層打印速度、單位時間產量、打印后燒結收縮比等主要指標方面，均優(yōu)于國外同型產品。

△各類樣品打印展示（氧化鋁、氧化鋯、不同含蠟量蠟型材料）
△光壘智造與國外各種陶瓷打印技術的比較

東鵬陶瓷是國內陶瓷潔具制造領域的龍頭企業(yè)，經東鵬陶瓷近兩年對國內外各類陶瓷3D打印設備的評估，最終選用了光壘智造的大尺寸陶瓷3D打印設備，用于東鵬陶瓷潔具的研發(fā)制造上，后期雙方將共同推動陶瓷潔具向3D打印智能制造領域邁進。


△各類黏土材料的3D打印展示

采用3D打印成型工藝制造陶瓷潔具產品，不僅能夠實現陶瓷潔具產品的數字化智能化制造，將陶瓷潔具制品的制造和開發(fā)周期從六個月減少到一周內，將極大提升產品的研發(fā)和制造周期；也能實現智能化無人值守，能減少傳統(tǒng)陶瓷潔具生產過程中產生的接觸職業(yè)病危害，降低粉塵等高污染環(huán)境因素，是綠色環(huán)保的生產方式；另外3D成型手段能突破國外關鍵技術的限制，比如在馬桶等部件復雜流道這塊核心技術一直被日美的陶瓷企業(yè)把持，圍繞陶瓷潔具3D成型有望形成一系列核心零部件、重要原材料，能顯著增強我們的國際競爭力，為我國衛(wèi)生陶瓷產業(yè)向高端領域邁進提供動力和支撐。

最后南極熊請大家看看光壘智造Matrix-DLP的視頻

△視頻：大尺寸陶瓷3D打印殺入陶瓷潔具領域，光壘智造Matrix-DLP


備注：上文所陳列的3D打印圖樣部分來源于公開數據，僅為展示陶瓷3D打印技術。