隨著“中國制造2025”的快速進展，陶瓷制造產業也經歷了深刻的變革，正在向著“智能化，數字化”的方向進行轉變。經過多年的發展，3D打印技術在陶瓷的生產工藝中扮演了越來越重要的角色，基于各種方案的陶瓷打印技術取行了長足的進步。但是由于陶瓷材料的特殊性，在3D打印的過程中不能像金屬一樣直接進行燒結，一般的制造過程都是3D打印成型，后處理脫脂、燒結等形式完成。本文針對陶瓷3D打印的后處理市場現狀進行了羅列及簡單的分析。

　　陶瓷后處理現狀

　　隨著材料技術，計算機輔助設計(CAD)，計算機輔助制造(CAM)等應用技術的快速發展，陶瓷的3D打印技術取得了長足的進步。但基于陶瓷材料的特殊性，以當前的科技手段，無論是以DLP，SLA或其它各種方式制造的陶瓷件應定義為“陶瓷坯體”，陶瓷3D打印技術在陶瓷工藝流程中事實上取代了傳統的“成型工藝”，在“成型工藝”之后，仍然需要“脫脂”，“燒結”等工藝流程。只有在“燒結工藝”完成之后，陶瓷粉末顆粒才能致密化，達到設計需求。

　　在目前陶瓷3D打印工藝中，光敏樹脂作為固化媒介添加到陶瓷漿料中，經過特定波長及功率的激光照射而固化，從而實現陶瓷的3D打印(成型)工藝。以目前典型氧化鋁打印材料為例，其參數表如下：

　　由此可見，作為添加劑的光敏樹脂在整個打印材料中質量占比達到了25%以上，體積占比達到了約45~50%。經過測試，3D打印的陶瓷件其收縮率一般約為20%或更高。而以傳統成型工藝如注射成型、壓制等成型后質量比一般約為3%，其收縮率一般約為10%(以氧化鋁為例)。過高的收縮率使得對于陶瓷成本的尺寸控制、表征等提出了更高的要求。因此，在3D打印的陶瓷制品后處理工藝上，也需要做出相應的改變。

　　目前，由于陶瓷3D打印技術仍處于研發、小規模試產以及特殊行業應用等方面，并沒有大規模的生產情況。因此，陶瓷3D打印機的終端用戶一般都會配套實驗性質的小型電加熱爐作下陶瓷后處理熱工設備。這些設備大多以傳統陶瓷制備工藝而設計制造，結構簡單，并不具備數據的收集分析參力;且大多數后工序的實施人員其專業主要集中于材料研發等方面，對于陶瓷3D打印技術，陶瓷燒結技術等并不精通。以目前市場反饋的情況來看，陶瓷3D的打印的“木桶效應”卡在了后處理工藝上，伴隨著高添加劑的使用，超大的收縮率直接導致了如開裂，結構強度不均，變色等等后處理問題上，這導致了陶瓷3D打印技術遲遲不能進入大批量產環節。

　　由此可見，氣氛保護燒結在陶瓷3D打印后處理工藝中的重要性。經過測試，可以發現如果使用傳統燒結工藝對陶瓷3D打印件進行燒結里，無論升溫速度多慢，制品均會產生或多或少的龜裂紋，電鏡下可觀察到貫穿全體的裂紋。

　　在使用惰性氣體保護后，目前可控的升溫速度在約0.8~1度每分鐘，并且需要使用空氣/惰性氣氛。在后期，將會逐步提高整體燒結速度，并使用一體化的脫脂、燒結氣氛爐做為陶瓷3D打印件的專用生產設備，以最大限度縮短工藝時間，降低操作復雜度。

　　針對市現狀的計劃

　　針對目前陶瓷3D打印后處理市場的情況，建立一個集專用于高脂含量陶瓷生坯的脫脂、燒結、數據記錄、數據分析、檢測為一體的實驗室，為陶瓷3D打印的終端客戶及材料開發人員提供打印后處理服務，推進陶瓷3D打印的量產進程的實現。

　　在后處理工序中，有機脂的袪除顯得尤為的重要，脫脂不全將直接導致產品開裂，染色、強度受損等問題，對此將使用具備真空能力的脫脂設備將傳統脫脂工藝中有機物的氧化反應更改為熱裂解反應，使用惰性氣體在脫脂過程中在腔室形成保護氣氛。并且，采用檢測設備對溫度、壓力、氧含量等實時監測，最終形成分析報告，以固定同類型產品的脫脂工藝。

　　一體化脫脂、燒結工藝，表面研磨，工藝驗證等服務將同步展開。

　　來源丨 四川省增材制造技術協會

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