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高精密陶瓷3D打印的案例

江蘇省科技廳重點實驗室用精密陶瓷FDM/FFF 3D打印研制介質天線
在完成樣件測試后,一個3D打印的螺旋結構、金屬地板和同軸探針組成的圓極化介質螺旋天線被設計、加工出來。 隨后,工程師利用矢量網絡分析儀(VNA)和微波暗室分別對其阻抗和輻射特性進行了測試。 實測的反射系數、軸比以及天線在5.2和5.4 GHz時的輻射方向圖均與仿真結果吻合較好,提出的介質螺旋天線能夠提供衛星通信所必需的寬帶圓極化輻射。與金屬同類型天線相比,該介質天線更加輕盈且具有更的輻射效率。 通過此次的介質天線研制項目,江蘇省三維打印裝備與制造重點實驗室累積了豐富的精密陶瓷FDM/FFF 3D打印經驗,為以后將迎接的挑戰做好了準備。 隨著科技的發展,如今很多行業的發展也逐漸數字化。5G精密制造和航空航天也都逐漸引進高精密陶瓷FDM/FFF 3D打印技術,進行研發生產。 高精密陶瓷FDM/FFF 3D打印技術究竟有哪些優勢?如何利用此技術進行快速又穩定的研發項目Raise3D的合作伙伴——法國Nanoe作為全球少有的具有納米級工藝標準的創新企業,發布了這份《高精密陶瓷FDM/FFF 3D打印指南》為您解答以上的疑問,歡迎掃碼免費下載。 立刻掃碼下載
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如何使用熔融擠出3D打印技術,實現精密陶瓷制造?
其中SLA是目前使用最多的工藝生產技術,而在更為常見的FFF技術則受限于性能陶瓷線材的開發的納米級工藝標準,目前全球僅有德國BASF和法國創新企業Nanoe 有相關產品,且價格較,因此熔融堆積技術在陶瓷3D打印中所占的市場規模較小,主要被應用在5G精密制造和航空航天兩個方向,用戶包括航空發動機制造商賽峰公司(Safran)和精密陶瓷芯生產商Avignon Ceramic等。 法國Avignon Ceramic 運用FFF技術生產泡沫陶瓷濾芯 Avignon(阿維尼翁)是歐洲著名的陶瓷小鎮,法國Avignon Ceramic就坐落于此,是生產全球知名的性能陶瓷制品生產企業,公司成立至今已150年,1990年開始引入CIM(陶瓷注射成型技術)。目前生產包括光纖陶瓷插芯,泡沫陶瓷濾芯等精尖的陶瓷產品。 圖 | Avignon Ceramic生產的零件 (圖片來源:Avignon Ceramic官方網站) 在采用3D打印之前,他們一直使用傳統發泡方式生產氧化鋯泡沫陶瓷產品——一種主要用于高溫合金的金屬熔體過濾的陶瓷產品。首先用氧化鋯粉、高嶺土、長石等原料混合的陶瓷漿液給聚氨酯海綿陶瓷上漿,通過燒結去除聚氨酯,最終獲得多孔的陶瓷濾芯。
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佳能也開始做陶瓷3D打印機了,分辨率氧化鋁基陶瓷材料
雖然佳能也是以2D打印巨頭的身份切入3D打印,但是在市場上尚未取得比較大的成功,不知道此次推出的陶瓷3D打印機會不會帶來比較大的改觀。 其實,目前的陶瓷3D打印機,也已經不少了。例如2018年3月26日南極熊報道的幾個廠商。 北京十維科技 十維科技由清華校友創立于2014年。秉持“行勝于言”的作風,研發創造性的性能產品來改變世界,專注于性能陶瓷3D打印這一新興技術,2018年3月宣布完成千萬級天使輪融資,投資方包括啟迪之星、清控銀杏、上海翼豐勝因。 十維科技總經理萬力表示,十維開發性能陶瓷3D打印技術時,國內對這一技術了解還非常少。很高興看到,這兩年有更多的科研單位和企業加入到這一行業,陶瓷3D打印逐漸迎來上升期。3D打印骨科植入物的陶瓷件收縮率控制在20%以內,在陶瓷領域的3D打印算是比較低的。目前陶瓷產品主要用于醫療植入物、高端工業以及科研幾個領域 △十維科技3D打印0.1毫米孔徑的陶瓷樣件結構 △十維科技的3D打印陶瓷樣件 法國3DCERAM 3DCeram是一家致力于陶瓷3D打印技術及打印材料的研究開發公司,目前成功研發出專業的工業級陶瓷3D打印機CERAMAKER,以及與之配套的陶瓷打印多種材料,已經將陶瓷3D打印技術成功的應用于工業、航空航天、珠寶奢侈品以及醫療植入物等行業,屬于全球范圍內陶瓷3D打印領先者。
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3DCERAM將攜陶瓷+多材料3D打印以及陶瓷3D打印流程解決方案亮相Formnext
3Dceram展臺:9號館C66 作為陶瓷3D打印領域的技術領先者 ,3DCERAM將攜最新的陶瓷+多材料3D打印以及陶瓷3D打印(新材料研發-后處理)全流程解決方案重磅亮相,超多精彩看點等您來。 3DCERAM源自法國,作為陶瓷增材制造的領先者,經過20年的積累,將自身在材料領域的技術經驗與3D打印完美的結合在一起,形成了一套快速制備復雜結構陶瓷的獨特技術,并且由于光固化技術的廣泛通用性,打印材料的種類可從非金屬延申到部分金屬材質。 △SLA光固化+直寫式(Hybrid)多材料3D打印系統 基于3DCERAM設備高度開放的軟件系統和光固化打印技術廣泛的適用性,目前可打印的材質已不限于常規的氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷,山東大學等相關單位開始利用光固化技術制備鐵氧體材料、熵合金、高溫合金等,當然也包括在參與的3D打印制備燃料電池項目計劃中的陶瓷/金屬復合光固化3D打印。 據南極熊了解,3DCERAM從2021起推出了“打印材料開放計劃”,旨在通過與相關材料研發單位合作,推動打印材料本土化,同時推進光固化陶瓷打印材料、光固化金屬打印材料、光固化復合打印材料的研發及在相關領域的應用.
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高精密陶瓷3D打印圖1
摩方超精密3D打印系統microArch S240備受關注
2021亞洲3D打印、增材制造展覽會 (TCT Asia)于2021年5月26日-28日在國家會展中心(上海)7.1館隆重舉辦。作為官方戰略合作媒體,南極熊將會全程現場報道(地址https://www.nanjixiong.com/forum-229-1.html,或者直接下載安裝【南極熊3D打印】手機APP),直播本次展會上的250多家3D打印展商,為未能到現場的觀眾開啟一雙南極熊之眼,領略行業風采。 南極熊在展會現場看到了2021年3月份獲得全球光電科技領域最高獎“棱鏡獎(Prism Award)”的超高精密3D打印系統microArch S240,來自摩方精密。 △超高精密3D打印系統microArch S240 BMF摩方目前是全球微尺度3D打印領軍企業,其定位是突破精密增材制造的瓶頸,解決精密復雜樣件的加工難題。在中國深圳、美國波士頓、日本東京有分公司。客戶已經遍布全球17個國家,500個客戶,成為OPPO、樂普醫療、開立醫療、美國HRL公司、日本SDK集團等企業的設備供應商。從2016年成立以來,BMF摩方一直是一個國際化的產業團隊,2017年發布全球第一臺2μm精度微尺度3D打印系統;2018年推出2μm精度S130、10μm精度S140等系列產品;2019年推出25μm精度P150產品;2020年推出S240,這是全球首臺精度復合樹脂3D打印系統。 △精度打印樣品 第二代高精密微立體光刻3D打印系統microArch S240。這臺設備擁有10μm的打印精度和±25μm的加工公差控制能力。通過跨尺寸精密拼接打印技術,將打印尺寸增大3.4倍。滾刀涂層鋪展技術,將打印速度提高10倍以上。
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奧地利Lithoz精度陶瓷3D打印技術應用于“月球土”的三維成型
月球土3D打印:隨著火星探測的需求日益迫切,還有很多問題需要解決。其中一個就是從地球運輸人類所需的一切東西-這也是六七十年代NASA登陸月球的原因。目前,歐洲航天局(ESA)的研究者們仿制了一種月球土壤(專業名詞叫“風化層”)并且使用奧地利Lithoz的精度陶瓷3D打印技術將這種土壤打印成小型螺釘和齒輪,來模擬使用其他星球土壤就地生產所需產品。 根據歐洲航天局的聲明,這種材料可以被當做一種月球陶瓷。成型工藝為:首先將其磨碎,篩成細小顆粒;然后再把這些月球土顆粒與特定的光敏粘結劑均勻的混合在一起;通過光固化的方式將其3D打印成型;打印完成的部件再放入爐中進行脫脂燒結,形成陶瓷產品。 用月球土壤3D打印的小螺釘、齒輪和其他部件 在另外一個星球上利用當地材料進行3D打印的潛在應用是激動人心的。“月球土“3D打印可以免除多次來回地球的不必要遠行。還可以幫助宇航員更有效地解決設備損壞等問題—只需要讓地面指揮中心發來一份設計文件,然后使用當地材料,進行打印即可。 這些“月球土”精細陶瓷部件是使用奧地利lithoz公司的精度陶瓷3D打印設備實現。奧地利Lithoz公司是全球頂尖陶瓷3D打印設備及材料的供應商,由Lithoz陶瓷3D打印機生產的產品,表面粗糙度可達0.4-0.6 μm,致密度高達99.4%以上,產品物理化學性能與傳統工藝產品相當。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。 來源:中國3D打印
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每日一品:國產多材料精度陶瓷3D打印機,迅實科技已開始交付
今天,南極熊在全球3D打印產品庫product.nanjixiong.com里驚喜地發現一個很有意思的產品:來自浙江迅實科技的多材料精度陶瓷3D打印機。 多材料精度陶瓷3D打印機是一款專業用于科學研究的打印設備,由浙江迅實科技研發生產完成。該設備是國內首臺可打印多材料,集精度3D打印機于一體的陶瓷3D打印設備。 陶瓷3D打印機的應用優勢 和傳統工藝相比,陶瓷3D打印技術具有精度、自由設計、無需模具、可控制造復雜結構等顯著優勢。目前已經開發的陶瓷成型方法有SLA、DLP、激光燒結、熔融沉積等,就表面質量和成型效果來說光固化技術體現出更好的打印效果。迅實根據市場需求,早年已經研發出桌面級和工業級的的DLP陶瓷3D打印機。 隨著陶瓷3D打印技術的逐漸成熟,越來越多的領域正在使用該技術解決傳統工藝無法解決的痛點問題。在應用過程中,我們也認識到受材料和精度限制,某些前沿產業應用存在一定局限性。因此針對科研機構的需求,我們研發生產出集多材料和精度為一體的陶瓷3D打印機。 多材料3D打印技術,顯著提升陶瓷模型性能 如下圖展示,設備配有多個打印槽,用于放置不同的打印材料。設備通過打印平臺的機械移動進行材料的固化疊加,最終打印完成多材料模型。 多材料陶瓷3D打印一方面降低了陶瓷打印對材料的要求門檻,另一方面有效減少了單材料模型的性能短板,提高打印產品的熱穩定性、強度、韌性等。 此外,該臺設備還表現出了其他優異性能: 1.僅需50g打印材料即可啟動打印,節省材料,降低成本。
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精度陶瓷3D打印在航空和工業級燃氣輪機葉片鑄造型芯方面的應用
為了在鑄造金屬渦輪葉片時可以形成復雜的內部冷卻通道結構,使用陶瓷鑄造型芯是非常必要的。鑄造葉片冷卻后,葉片從模具中取出,同時內部的陶瓷型芯需要溶解掉。 目前設計的陶瓷鑄造型芯越來越復雜,而通過傳統的注射成型方式無法實現 如此復雜結構的陶瓷型芯。Lithoz 公司的 LCM 技術可以實現傳統工藝無法實現的復雜結構陶瓷產品的生產。因此,LCM 技術給航空航天和電力工業中的復雜結構的陶瓷葉片型芯提供完美的解決方案,滿足他們日益增長的設計需求。 而且,LCM 技術可以快速、低成本的實現小批量系列的原型產品的生產。由于該技術無需模具,因此大大縮短了研發-市場階段的周期。 與傳統的注射成型制造葉片型芯技術相比,3D 打印技術是一種無需模具的生產制造技術。因此 3D 打印技術可以繞過傳統工藝必須的、昂貴而又復雜的模具制造部分。 3D 打印葉片型芯的材料 LithaCore 450 是一款由奧地利Lithoz 公司自主研發的一種用于3D 打印生產陶瓷葉片型芯的硅基材料。典型的應用有:用來生產單晶鎳基合金的渦輪葉片的鑄造型芯;定向凝固鑄造型芯;等軸鑄造型芯。LithaCore 450 是一種可以 3D 打印制備精度、細節陶瓷葉片型芯的材料。燒結后的葉片型芯產品具有非常低的熱膨脹率、較的孔隙率、優異的表面質量和優良的洗濾性等優點。另外,Lithoz 可以為客戶開發定制化的材料,滿足客戶廣泛的合金鑄造需求。 使用 Lithoz 的CeraFab 8500 設備,LithaCore 450 材料生產的葉片鑄造型芯 Lithoz 公司 3D 打印葉片鑄造型芯關鍵性能 通過 LCM 技術可以生產出精度、復雜結構的陶瓷葉片型芯。
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陶瓷革命!3D打印介電陶瓷部件不用再燒結
我國很早就制作陶瓷了,其中燒制是不可缺少的一環,但一組研究人員描述了他們如何通過3D打印創建介電陶瓷部件,同時避開了通常必要的燒結階段。 粉末床熔合是陶瓷添加劑制造的唯一單步工藝。研究人員專注于材料擠出。他們通過將水溶性材料鉬酸鋰(Li2MoO4)與水混合來制造3D可印刷漿料。“鉬酸鋰(Li2MoO4)是一種無毒的介電陶瓷材料,已經研究用于抑制腐蝕和濕度傳感應用,和用于改進形式的鋰離子電池的陽極材料,以及甲烷氧化催化劑。“研究人員解釋說。“ 在這種稱為室溫制造或RTF的方法中,鉬酸鋰粉末用水潤濕,并且材料的部分溶解形成水相,這有助于在壓縮過程中顆粒堆積和致密化并避免收縮。溶解的鉬酸鋰在干燥過程中由于水分蒸發而重結晶,可通過熱處理加速。因為不需要燒結,所以不會形成額外的變相或熱膨脹不均導致模型變形。 “由于擠出壓力,毛細管力和溶解的Li 2 MoO 4的重結晶,在印刷和干燥漿料期間發生印刷部件的固結和致密化。研究人員表示,通過在120°C加熱可確保完全干燥后。 “微觀結構顯示印刷層沒有分層。獲得了相對高的密度和良好的介電性能,特別是當考慮不使用燒結和僅來自擠出的壓力時。預計這種方法對于類似的陶瓷陶瓷復合材料是可行的。“ 來源:中國3D打印
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3D打印鈦基復合材料與陶瓷
來自加利福尼亞州立大學的論文專業學生Reza Hajiha在“采用熱分解硫酸鋁的陶瓷增強鈦基復合材料的增材制造新方法”中探討了金屬3D打印中更復雜的問題。'進一步研究3D打印的奇跡,Hajiha討論了所生產零件的強度和耐久性要求,特別是金屬基復合材料(MMCs)。 MMC今天引起了人們的關注,因為它們可以抵抗溫度和摩擦,并提供更好的熱穩定性。這些類型的零件提供3D打印和增材制造的所有優勢,包括降低成本,提高生產速度和制造業的自我可持續性 - 對任何級別的用戶都是一個優勢。 Hajiha的研究涉及研究用陶瓷顆粒增強的3D打印MMC零件的新方法,由Yoozbashizadeh博士和加州州立大學長灘分校的Yavari博士和Northrop Grumman公司申請專利。 “目前的方法有一些缺點,例如可以使用的材料的限制和一些這種材料的差的機械性能。由于歸因于機器的成本,上述一些方法包括費用,“Hajiha說。“此外,印刷模型缺乏尺寸精度是證明金屬部件增材制造領域進一步研究和發明的另一個原因。由于具有出色的機械性能,MMC是開發和研究的有吸引力的領域之一。” 金屬基復合材料的分類基于纖維的大小和形狀 MMC在航空航天,運輸和可穿戴設備等應用中具有很好的應用潛力。它們可以分類為顆粒,層,纖維和滲透復合材料。 Hajiha討論了一些不同類型的3D打印,包括: 選擇性激光燒結(SLS / SLM) 直接金屬激光燒結(DMLS) 激光工程凈成型(LENS) 傳統的3D打印 Hajiha還討論了諸如逐層打印之類的缺點,經常導致由于內部壓力因素導致的缺陷。這種變形和多孔性會導致機械強度降低和部件性能降低。
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技術詳解:精密鑄造行業熔模3D打印解決方案
二、型模預處理與裝配組樹 SLA打印出的型模可直接用蠟“焊接”在澆道上面,和正常的蠟型一樣裝配 考慮到去除SLA型模的方式,澆口與流道的設計可以比傳統蠟型大些,這樣有助于空氣進入幫助燃燒型模。 三、制殼 掛第一層漿料前,清洗蠟樹時注意觀察是否有氣泡出現。如果有,說明型模密封性不好。蠟樹浸入漿液時避免浮力對蠟樹造成破壞。為了增強型殼的強度,可考慮多制一層殼或采用加強。 四、脫蠟 焙燒前將通風孔燙穿,焙燒時有利于氣體對流 五、焙燒 通入充足的空氣高溫焙燒,保持溫度在800-1100度兩個小時(根據零件大小,適當延長時間) SLA原型所用Somos鑄造專用樹脂(Somos@11122、Somos@Element)50~60℃時開始軟化,超過300℃后,樹脂的分子結構開始崩潰,達到600℃時,樹脂材料燃燒分解成二氧化碳、水和少量殘留。完全燒失穩溫度在800℃左右。 六、清除灰燼 灰分殘留會影響鑄件的表面質量和造成內部缺陷 七、預熱及澆筑 預熱前用陶瓷棒、耐火泥等材料堵上通風孔 成品展現 3D打印技術在精鑄工藝上的應用是精鑄行業技術發展的重要方向之一。通過結合3D打印與精鑄各自的優勢,可以突破行業原有的小批量制模成本、造型局限性大等痛點。目前將3D打印工藝應用到生產中已經成為精鑄行業的趨勢。無論是3D打印蠟模、3D打印陶瓷型芯還是3D打印母模等應用都將極大的加強精鑄公司的市場競爭力。
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高精密陶瓷3D打印圖2
威拉里發布陶瓷增強鋁合金3D打印粉末
2021亞洲3D打印、增材制造展覽會 (TCT Asia)于2021年5月26日-28日在國家會展中心(上海)7.1館隆重舉辦。作為官方戰略合作媒體,南極熊將會全程現場報道(地址https://www.nanjixiong.com/forum-229-1.html,或者直接下載安裝【南極熊3D打印】手機APP),直播本次展會上的250多家3D打印展商,為未能到現場的觀眾開啟一雙南極熊之眼,領略行業風采。 南極熊看到國內知名金屬3D打印粉末材料廠商威拉里的展位,隆重發布了陶瓷增強鋁合金粉末,受到業內強烈關注。 傳統鋁合金粉末存在激光吸收率低、粘度較大、衛星粉多、生產效率低等問題,3D打印工藝的開發難度很大,且打印件的綜合性能較差,應用場景十分有限。 威拉里聯合上海交大王浩偉教授團隊和安徽相邦三方深度合作,在材料體系開發和制粉工藝研究等方面進行了大量研究,成功開發出適用于3D打印性能陶鋁復合材料粉末,其打印件最大抗拉強度超過540MPa,最大斷裂伸長率超過15%。 技術團隊結合陶鋁復合材料的自身特點,從專用設備、工藝調控、材料組分一體化設計三方面入手: ①優化溫控系統、排氣系統和霧化系統,并設計了專用的粉末后處理工藝,大幅減少衛星球和空心球比例,將粉末霍爾流速縮短到75s/50g以內,松裝密度提升到1.4g/cm3以上; ②通過全工藝流程控制,大幅提高了粉末成分、粒度及氧含量等關鍵指標的批次穩定性; ③引入TiB2納米顆粒的二次熔煉控制技術,配合成分設計,使TiB2強化相在制備原料、生產粉末和打印成件的過程中,均能維持在相同的狀態,不僅克服了鋁合金激光吸收率低的問題,還可以形成超細等軸晶結構,解決了陶鋁復合材料工業化連續生產難題。
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一種玻璃陶瓷納米級3D打印技術
雙光子光刻是一種3D打印方法,與大多數激光3D打印技術不同,3D激光打印技術的分辨率受3D打印機激光點的大小限制,雙光子聚合技術可將打印分辨率提高到更的精度。對于醫學研究領域,即用于藥物輸送、組織再生、化學和材料合成的應用而言,這項技術值得深入研究。 3D科學谷曾多次為谷友們介紹到國內外雙光子光刻納米級3D打印技術的研究進展。本期,借立陶宛維爾紐斯大學所進行的玻璃陶瓷材料納米級3D打印研究,讓我們再次踏入這個精美的微縮世界。 打印后再燒結,形成玻璃 - 陶瓷晶體結構 立陶宛維爾紐斯大學發表了題為 Additive-Manufacturing of 3D Glass-Ceramicsdown to Nanoscale Resolution 的論文。研究團隊表示,這些非晶材料及其增材制造的產品,具有強大的潛在熒光或超導性,有助于產生恰當的量子點,并釋放納米生產的新潛力。 納米3D打印的Vytis微縮版雕塑,左邊是打印后的雕像,右邊是在1200℃下燒結1小時后的雕像。圖片來源:維爾紐斯大學。 研究人員采用的3D打印技術為雙光子光刻技術,采用超快脈沖飛秒激光來精確固化光反應材料。根據3D科學谷的市場觀察,德國Nanoscribe已經商業化的納米級3D打印設備也是采用雙光子光刻技術。在維爾紐斯大學的研究中,這種技術被稱為“超快激光3D光刻”或“3DLL”。 在研究過程中使用的打印材料是玻璃陶瓷,或稱為“溶膠 -凝膠” SZ2080,這是一種改良的硅膠和光聚合物,經常應用在醫學研究中,用于制造UV保護涂層或量子點。 在研究中,科研人員通過超快激光3D光刻技術打印了Vytis微型雕塑、立陶宛徽章、立方體、光子晶體結構和六角形支架等樣件。
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在毫厘之間的超高精度3D打印!南極熊實地探訪摩方精密
南極熊導讀:中國有一家微納級的超高精度3D打印機廠商,其客戶已經全球25個國家的頂級大學、研究所、企業。但目前為止,很多人都不知道高達2微米的打印精度,到底可以用在什么地方。 2021年4月初,南極熊實地探訪了位于深圳的摩方精密,這是一家致力于提供超高精密光固化3D打印系統和解決方案的公司,他們所開發的微納米級精度3D打印機,以滿足工業市場對高精密增材制造的需求,填補了國內外市場的空白。 摩方的PμSL超高精密3D打印機擁有全球領先的超高打印精度(2μm/10μm/25μm),高精密的加工公差控制能力(±10μm/±25μm/±50μm),配置韌性樹脂、硬性樹脂、耐高溫樹脂、生物樹脂等打印材料,使得摩方3D打印系統可直接成型精密塑料結構件和功能器件,無需再經過拋光、打磨、噴涂等后處理工藝。很多熊友都非常好奇,摩方是如何實現如此精度的3D打印。 摩方亞太區總經理周建林向南極熊展示了幾個3D打印的樣件。 △包含了復雜且精細內流道的長方體,所使用的光敏樹脂為半透明材質,內流道在打印完成之后灌入了不同顏色的光敏印油,以體現出內流道的結構和精細度 △一個尺寸略大于火柴頭的鳥巢模型,可以看到每一根精細的柱子。 除了常規的光敏樹脂材料,摩方精密還能夠打印復合樹脂材料,比如陶瓷材料。 △這是一組3D打印的精細陶瓷樣件,最小的齒輪尺寸甚至小于一根火柴頭。 關于摩方是如何實現這么精度的3D打印,南極熊參觀了摩方精密的設備調試車間和打印服務中心。
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迄今最高:立體光刻3D打印強度超1GPa的氧化鋁陶瓷
3D打印面臨的挑戰 2.深圳大學&核工業西南物理研究院 | 采用3D打印制造核聚變陶瓷部件 3.LITHOZ 3D打印航空發動機陶瓷葉片型芯 4.超越PEEK,3D打印的碳纖維增強尼龍有怎樣的性能和應用潛力