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，可用于打印多材料功能梯度陶瓷。CeraFab Multi 2M30由兩個獨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

△多材料陶瓷打印機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CeraFab Multi 2M30打印的氧化鋯增強氧化鋁復(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度，不同材料的壓縮強度不同而導(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，從而對打印工藝進行驗證，以達到修改和完善新產(chǎn)品的目的。運用與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)品進行結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)上的分析研究，以檢驗其是否達到預(yù)期的質(zhì)量和效果。

△4相機DIC系統(tǒng)，測量壓縮強度

多材料3D打印是一門備受關(guān)注的領(lǐng)域，因為它為制造功能更強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，通過將打印空間擴展到不同的材料，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)�？梢灾苯又圃鞂⒏叨葟�(fù)雜的形狀與不同材料結(jié)合起來的結(jié)構(gòu)，而無需進行連接或組裝，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打印機生產(chǎn)的產(chǎn)品，表面粗糙度可達0.4-0.6 μm，致密度高達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。