增材制造中的技术陶瓷

与手工或艺术陶瓷相反，技术陶瓷是在许多工业部门中使用了几个世纪的材料。它们以其耐温性、硬度和机械性能而闻名。在增材制造领域，陶瓷不像聚合物或金属那么受欢迎，仍然是一个利基市场，尽管 3D 技术特别适合这些材料。事实上，由于其特性，技术陶瓷是难以成型的材料，而增材制造代表了创建复杂几何形状的相关替代方案。目前与光聚合、粉末床和挤出兼容工艺，陶瓷为制造商、实验室和研究中心提供了多种优势。其中，比利时陶瓷工业研究中心（CRIBC）依赖了几种3D打印工艺，包括法国制造商Pollen AM的工艺。

在过去的二十年中，CRIBC 投资于增材制造，以便能够制造具有复杂几何形状的零件。事实上，技术陶瓷是易碎且耐火的材料，因此本质上难以成型。在使用传统工艺创建复杂的几何形状时，交货时间会延长，并且零件的成本会受到很大影响。增材制造的承诺恰恰在于克服这一陷阱：提供复杂的几何形状，同时保留陶瓷的特性，无论使用何种材料。

市场上的技术陶瓷

目前有各种各样的技术陶瓷可以满足各种市场和需求。增材制造中最常用的家族无疑是氧化陶瓷，正如其名称所示，氧化陶瓷由氧化铝或氧化锆等金属氧化物组成。它们在医疗领域用于制造骨骼植入物以及在制表领域。接下来是具有良好机械性能和耐温性的氮化物材料的非氧化陶瓷，以及过硬且经常用于抗摩擦性的碳化物。例如，碳化硅的硬度是钢的三倍。

在增材制造中，制造商可以使用不同的技术方法来设计他们的零件，但它们并非都与所有陶瓷系列兼容。CRIBC 测试了几种陶瓷 3D 打印工艺，并能够比较所获得部件的质量、特性和性能。CRIBC 制造流程项目经理 Fabrice Petit 解释说：“有许多用于陶瓷的添加剂技术，但没有一种能取代其他技术。将根据所需的应用进行选择。

例如，立体光刻技术将是具有小开口和低质量的小零件的理想选择。粉末粘合允许设计大型但非常多孔的零件，因此其用途相当有限。在我看来，挤出工艺仍然是最有趣的，尤其是 Pollen AM 的技术，因为它依赖于注塑行业中的颗粒形式的材料。它是一种开放式机器，可降低材料成本并开辟可能性领域。”

Pollen AM 技术的选择

CRIBC 主要使用 Pollen AM 技术研究氧化物，尽管它开始使用氮化物来满足温度要求。它还计划测试碳化物，包括碳化钨。研究中心正在评估零件的技术和特性，无论是晶格结构、氮化物微型涡轮机、碳化钨刀具等。结果令人满意：Pollen AM 的挤压工艺生产出具有非常好的表面光洁度的优质零件，可以受到机械应力。

这通常是陶瓷增材制造面临的挑战：需要注意零件的孔隙率，因为如果它太高，机械性能就会不足。表面状况是一个关键点，因为如果它退化，它会导致裂缝，因此零件会在应力后破裂。无论如何，Fabrice Petit 补充道，“陶瓷增材制造与所有 3D 技术一样，提供了更大的设计自由度。我认为这与陶瓷更相关，因为它们的特性和特性。”

最后，Pollen AM 的挤压工艺比其他陶瓷 3D 打印技术更清洁、更方便的优势。例如，粉床工艺对操作员的健康构成威胁，特别是对他们的呼吸道，但也需要在工作环境中进行一定的安装；Pollen AM 的机器可以在封闭的办公室中使用。Fabrice Petit 总结道。“从实用的角度来看，PAM 技术比其他技术具有明显的优势。再加上材料兼容性、成本和最终零件的质量，它是一种理想的陶瓷增材制造技术。”

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