1080mm/h超高速陶瓷連續(xù)成型3D打印機無需刮刀，季華實驗室取得突破

導(dǎo)語：光固化連續(xù)成型一直是3D打印領(lǐng)域研究的前沿技術(shù)方向，因為它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)十倍的打印速度，是未來3D打印技術(shù)被用于大批量生產(chǎn)最有希望的技術(shù)之一。

2024年4月18日，南極熊獲悉，位于佛山的季華實驗室宣布，已成功研發(fā)出最高打印速度可達(dá)1080mm/h（1小時打印1.08米高） 的光固化連續(xù)成型3D 打印機。這臺3D打印機無需刮刀裝置，徹底去掉了每層打印過程中的停頓時間，具有極高的打印成型效率，而且這臺3D打印機不但可以打印樹脂，還能夠打印陶瓷等多種材料。

△打印過程視頻

△季華實驗室研發(fā)的超高速陶瓷連續(xù)成型 3D 打印設(shè)備 CER-CLIP300

近年來，增材制造技術(shù)已實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷零件的近凈成形，有效克服了陶瓷關(guān)鍵構(gòu)件設(shè)計與制造工藝的巨大局限性。然而，目前陶瓷增材制造均采用逐層成型，一般具有明顯分層結(jié)構(gòu)，致使陶瓷制件成型效率低、表面質(zhì)量差、力學(xué)性能不足及存在各向異性等問題，無法實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求承力結(jié)構(gòu)的快速制造。

△傳統(tǒng) DLP 打印陶瓷件與陶瓷連續(xù)打印件微觀結(jié)構(gòu)對比

區(qū)別于現(xiàn)有逐層增材制造，連續(xù)光固化增材制造可無間斷連續(xù)成型，克服了逐層打印的層間缺陷和各向異性，以其超高的成型效率和優(yōu)異的制件性能成為近年來研究的焦點。采用該技術(shù)，成型效率可提升1-2個數(shù)量級，已在樹脂、橡膠、陶瓷前驅(qū)體等低粘度材料上實現(xiàn)了小尺寸、多孔結(jié)構(gòu)的高效、高性能制造。但仍難以應(yīng)用于用途更廣泛的陶瓷材料。

△陶瓷（氧化鋯、氧化硅等）連續(xù)成型打印件

鑒于此，季華實驗室自由成型增材制造團隊劉亞雄教授，帶領(lǐng)團隊通過多年實驗研究，成功解決了陶瓷連續(xù)成型增材制造技術(shù)存在的關(guān)鍵問題，并研發(fā)出超高速陶瓷連續(xù)成型3D 打印機。針對陶瓷固化屬性，該打印機開發(fā)出連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)和逐層打印三種模式，最高打印速度可達(dá) 1080 mm/h，可實現(xiàn)陶瓷、樹脂等材料的連續(xù)打印，消除打印件表面粗糙臺階，使打印件各向同性，在實現(xiàn)制造效率飛躍提升的同時也使陶瓷材料具有更好的性能。

技術(shù)優(yōu)勢
●成形效率：高于傳統(tǒng)逐層打印一個數(shù)量級以上  
●兼容性：三種打印模式兼容多種材料
●高表面質(zhì)量：無臺階效應(yīng)                    
●性能：克服各項異性

△技術(shù)參數(shù)

南極熊認(rèn)為，該技術(shù)有望突破陶瓷高速高質(zhì)量成形的瓶頸，促進(jìn)解決工業(yè)、醫(yī)用陶瓷領(lǐng)域技術(shù)問題，在高溫陶瓷或陶瓷吸嘴、髖關(guān)節(jié)、過濾器、催化劑載體等復(fù)雜零件的制造中具有極高的應(yīng)用價值。

目前圍繞該技術(shù)已申請 10 余項專利。此外，團隊還擁有聚合物五軸 3D 打印機、FDM 打印機、DLP 多材料 3D 打印機、微納尺度靜電 3D 打印機、多材料打印/培養(yǎng)一體化打印設(shè)備、粘結(jié)劑噴射3D打印設(shè)備等，可提供全方位的3D打印技術(shù)服務(wù)。

關(guān)于季華實驗室
季華實驗室（以下簡稱“實驗室”）是廣東省委、省政府于2017年12月啟動的首批省實驗室之一，以打造先進(jìn)制造科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域國內(nèi)一流、國際高端的戰(zhàn)略科技創(chuàng)新平臺為目標(biāo)，重點聚焦新型顯示裝備、半導(dǎo)體技術(shù)與裝備、高端數(shù)控機床三大主研究方向開展關(guān)鍵核心技術(shù)系統(tǒng)攻關(guān)和重大裝備研制。

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