陶瓷3D打印的案例
佳能也開始做陶瓷3D打印機了，高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，研發創造性的高性能產品來改變世界，專注于高性能陶瓷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，十維開發高性能陶瓷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。
展開 大壁厚陶瓷光固化3D打印工藝，因泰萊激光實現新突破
△蜂窩板
△陶瓷型芯
△實心圓柱
因泰萊激光自2016年開始一直專注于陶瓷3D打印技術，針對光固化陶瓷3D打印中大壁厚陶瓷件普遍存在的脫脂燒結后開裂問題，這幾年因泰萊激光在研發上持續投入、組織技術攻關，對漿料配制、生坯打印成型、生坯的脫脂和燒結各過程進行有效控制，經過大量測試研究后，最終規避了大壁厚陶瓷件開裂風險，技術取得重大突破， 整個打印生產過程僅需一周的時間，便可得到合格的大壁厚陶瓷結構件，并已通過了多次試驗論證。
大壁厚氧化鋁陶瓷件3D打印工藝
以下是大壁厚氧化鋁陶瓷件3D打印工藝過程：
①3D打印成型：
△工藝人員操作打印中
△CeraBuilder 100Pro陶瓷3D打印機
△陶瓷3D打印過程
△打印完成升起
②脫脂燒結：
△放入燒結
③燒結后成品：
△脫脂燒結后氧化鋁陶瓷件
△脫脂燒結后的實心圓柱
展開 一張圖和四類案例了解陶瓷3D打印技術的醫療應用
陶瓷材料具有輕質、耐氧化、耐腐蝕性、耐高溫等特點并具有良好的生物相容性，已被廣泛應用于制造牙科、骨科等醫療器械。但是陶瓷材料因其硬而脆的特性造成加工成型困難，而3D打印這種新型陶瓷加工技術可在一定程度上解決這個問題。
目前，相較金屬和聚合物材料而言陶瓷材料在3D打印中的應用略顯不成熟，陶瓷漿料的粒徑、pH值、顆粒分布、粘度和添加劑都直接影響打印效果，加大了陶瓷漿料制備的困難度，陶瓷3D打印技術發展與材料制備技術的發展密切相關。但由于陶瓷3D打印技術可直接打印具有復雜結構的陶瓷零件，因此陶瓷3D打印技術仍具有無可替代的優勢及應用價值。
本期，3D科學谷將通過一張圖及四類應用案例與谷友共同了解一下陶瓷3D打印技術在醫療中的應用情況。
陶瓷3D打印及醫療中應用的陶瓷材料
光固化3D打印是市場上最常見的陶瓷3D打印技術，原理是通過光固化3D打印設備對混合著陶瓷顆粒和光敏樹脂的漿料進行固化成形，打印完成后再將陶瓷打印件進行脫脂、熱處理，得到具有最終性能和尺寸的致密陶瓷件。
在應用中，雖然同樣是使用光固化3D打印技術，但制造出的陶瓷件性能卻可能截然不同，這與陶瓷漿料配方密切相關。大多數陶瓷 3D 打印機限于”氧化物陶瓷材料”低熔點陶瓷打印，但也有一些陶瓷漿料配方是高溫陶瓷，美國HRL實驗室就發明了可兼容與光固化3D打印的預制陶瓷漿料配方，這種材料在3D打印后經過過火可以生成致密的陶瓷部件。它使能夠產生任意多邊形陶瓷部件，強大且無溫度彈性，陶瓷表面無任何加工，不需鑄造或嵌塞，HRL 的陶瓷材料使陶瓷光固化3D打印技術能夠用于開發耐高溫的航空航天零部件。
展開 每日一品：國產多材料高精度陶瓷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高精度陶瓷3D打印機。
多材料高精度陶瓷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，集高精度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打印技術具有精度高、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高精度為一體的陶瓷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。
展開 
看通過FDM熔融沉積技術3D打印陶瓷是如何實現的？
HIP過程降低了孔隙率并增加了陶瓷材料的密度，此外，HIP過程還可以改善陶瓷產品的機械性能。
3D科學谷Review
在國內，工業陶瓷3D打印可謂是一項比較新的技術，最近兩三年才開始出現在市場上。除了國外的企業，國內也有一批自主研發的工業陶瓷3D打印設備的企業，比如北京十維科技，浙江迅實科技，深圳長朗，中瑞科技，昆山博力邁，因泰萊等。下面先給大家介紹一些相關產品。
北京十維科技與清華大學機械系聯合研發了基于DLP技術的高精度DLP陶瓷3D打印機，可以打印氧化鋁、氧化鋯、生物陶瓷等多種陶瓷材料，適用于航空航天、醫療、高端定制文化產品等多個方面。
浙江迅實研發的高固含量陶瓷3D打印機可用于打印陶瓷插針、電子陶瓷器件、多孔陶瓷過濾件、陶瓷牙齒等尺寸小、形狀復雜、精度高的產品，適合應用于工業、藝術、醫療等多領域。
深圳長朗推出的CeraForm100陶瓷3D打印機是基于光刻陶瓷燒結技術LCS開發的設備，打印出的陶瓷制品，表面質量好、成型精度高，有著與傳統材料相當高重復性、高致密度(高達99%以上)的優異性能。
昆山博力邁的陶瓷3D打印機采用激光掃描固化高陶瓷含量漿料，能打印尺寸為200mm×200mm×150mm的氧化鋯、氧化鋁和生物陶瓷工件，在打印過程中，激光功率、激光光斑大小和掃描速度可變，具有打印梯度成分和梯度結構工件的優勢，主要用于制作耐高溫的航空航天器件、汽車發動機器件、化學反應器、醫用植入體和高檔飾件等。
武漢因泰萊激光科技研發的工業陶瓷材料激光3D打印機可應用于航天、軍工電子、教育科研、藝術品等行業。
來源：3D打印
展開 看好中國陶瓷3D打印市場，奧地利LITHOZ與EOS合作在上海設立公司
南極熊獲悉，陶瓷3D打印領域全球市場和技術領導者Lithoz GmbH于2021年4月7日宣布在上海建立子公司Lithoz China，進一步鞏固全球地位。作為制造業的重要戰略市場，在亞洲建立Lithoz基地對公司而言是向前邁出的一大步，使他們能夠更好地為全球客戶提供支持。
△與EOS China的合作使Lithoz能夠加強在亞洲的客戶支持并推動陶瓷3D打印的增長
Lithoz將直接支持在中客戶，推動產品和服務的發展和改進。公司還將于2021年5月參加TCTShanghai，積極與國內公司互動。Lithoz China將由EOS China領導，自2013年以來在中國市場成功運營，EOS China在3D打印市場已有豐富經驗、龐大的專家團隊，使他們能夠為客戶提供可靠建議、設備維護以及其他優質服務。通過利用EOS China的運營、服務資源和經驗，Lithoz為他們的全球活動建立了另一個強大的基礎。Lithoz China將由EOS China的生態系統銷售經理Yang Hongyi領導。
△陶瓷3D打印
陶瓷3D打印技術已經顯示出巨大的潛力，通過增材制造改變傳統陶瓷加工方法將會為行業帶來新的機遇。根據Wohlers的年度報告，陶瓷3D打印是3D行業中增長最快的部分。受益于中國蓬勃發展的制造業，Lithoz正在加強對客戶的承諾，并確保未來幾年實現更大的增長。Lithoz的首席執行官兼聯合創始人Johannes Homa博士談到公司邁出這一步的重要性時堅信中國市場將為陶瓷3D打印提供巨大的增長機會。
LCM技術
Lithoz 借助光刻的陶瓷制造 (LCM) 技術研發行業導向型 3D 打印機，為陶瓷材料增材制造工藝批量生產提供了有效的解決方案。
展開 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、高熵合金、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.
展開 中國陶瓷3D打印機眾籌將破百萬，可用微波爐燒制
△陶瓷3D打印產品
無需空氣壓縮機
Cerambot Eazao使用電動推桿，而不是傳統陶瓷打印機中的空氣壓縮機來驅動粘土，實現安全、超穩定的打印，且機器適用于多種打印材料，安裝更少。南極熊全球3D打印產品庫https://product.nanjixiong.com/已經收錄了這款3D打印機，歡迎咨詢。
△3D打印產品
環保材料
陶瓷打印材料是粘土和瓷。與傳統塑料FDM材料相比，更加環保。陶瓷非常適合日常使用，具有耐用性、食品安全性、耐熱性、機械強度和可持續性。用戶還可以將沒用完的材料溶解在水中以便重復使用，降低成本、減少浪費。
△材料可以反復使用，減少浪費
微波爐上釉
Eazao還可以使用特別設計的彩色釉料打印產品，這些產品放入家用微波爐燒制就能實現上釉，使平均完成時間縮短至35分鐘左右，還減少了窯爐所需的成本。
△適合微波爐的小型窯爐。（圖片來源：Cerambot）
家用微波爐專為烹飪食物而設計，因此使用溫度不會超過300°C，而燒制陶瓷工藝品需要800°C至1200°C的高溫。傳統燒制是在電爐或專用窯中進行的，但是電爐和專用窯需要很長時間才能加熱并消耗大量能量。Eazao開發的微波窯結合了優質耐熱絕熱材料陶瓷纖維和高溫吸收材料碳化硅，可以輕松解決家用微波爐中燒制陶瓷工藝品的問題。
展開 奧地利Lithoz高精度陶瓷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的高精度陶瓷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公司的高精度陶瓷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打印網
展開 哈工大：填補3D打印陶瓷材料國際空白
“納米結構陶瓷粉體技術由哈工大科研團隊研發，屬于世界首創，這項技術可使3D打印機打印出任何一種陶瓷產品，甚至已經消失毀損的珍貴陶瓷藝術品。”省新材料專家委員會委員、哈爾濱工業大學材料學院王鈾教授在第五屆中國國際新材料產業博覽會B館哈爾濱新材料成果展區，向記者展示他所研究的最新材料成果。
過去，在陶瓷涂層領域，美國美科公司（Metco）處于領先水平。王鈾團隊研發的納米陶瓷涂層材料比Metco常規結構的陶瓷涂層有著高出1倍的韌性、4-8倍的耐磨性、1-2倍的結合強度和抗熱震性能、10倍的疲勞性能、較高的抗腐蝕能力和優異的可加工性能，且具有生產時間短、成本低、環境友好，可在許多應用領域替代對環境有害的電鍍硬鉻層等優點。該材料適用于航空航天、軍艦船舶、汽車火車、冶金、電力、石油、工程機械等領域，對提升我國高端裝備水平意義重大。
王鈾團隊的另一項研究成果——納米結構和納米改性球形粉體材料是3D打印陶瓷材料的主要原料，該研發填補了3D打印陶瓷材料的國際空白。王鈾說，大家都知道3D打印技術，認為什么東西都能打印出來；可實際上目前大部分3D打印的原材料是塑料，金屬3D打印和合金3D打印方面目前技術還不成熟，打印的品種有限。陶瓷3D打印在國際市場上則是空白，因為陶瓷打印原料關遲遲沒有攻克。如今，哈工大在這項技術上領先世界，標志著陶瓷3D打印不再是夢想。
（來源：哈爾濱新聞網）
展開 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
迄今最高：立體光刻3D打印強度超1GPa的氧化鋁陶瓷
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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？
得益于3D打印的優勢，Avignon Ceramic的產品設計師可以精確設計濾芯的支柱長度和孔徑，從而來控制金屬熔體的流量以及過濾精度，提高產品的功能性以及確保產品品質的穩定一致。
圖 | 3D打印的泡沫陶瓷濾芯
“Avignon Ceramic在陶瓷行業歷史悠久，為了幫助客戶找到完美的解決方案，我們充分發揮3D打印技術的優勢，為客戶提供定制化的濾芯產品。這不僅是行業的發展趨勢，定制化濾芯產品的生產效率也遠高于標準產品。我們很早就與Raise3D建立了合作關系，他們在3D打印領域的領先技術以及產品的穩定性幫助我們在早期探索階段解決了很多問題，我們將會在Raise3D的幫助下繼續深耕陶瓷鑄造行業，提升我們的創新力與市場競爭力。” 創新和研究業務經理Olivier Greck如是說道。
圖 | 3D打印的陶瓷濾芯
Raise3D Pro2的陶瓷打印
極致性價比、辦公室環境、簡單操作、高精度穩定可靠。
展開 極限電流型氧化鋯氧氣傳感器在3D打印手套箱中的應用
高分子材料3D打印
在高分子材料 3D 打印中，手套箱可以控制打印環境的濕度和溫度，減少材料的收縮和變形。同時，手套箱還可以防止材料受到灰塵和雜質的污染，提高打印精度。
對于一些特殊的高分子材料，如生物可降解材料、導電高分子材料等，手套箱可以提供一個特定的氣氛環境，滿足材料的打印要求。例如，在生物可降解材料的3D打印中，手套箱可以控制氣氛中的氧氣含量，防止材料過早降解。
3. 陶瓷3D打印
通過對陶瓷3D打印的手套箱的巧妙運用，不僅可有效的防止了陶瓷粉末的氧化和吸濕，對提高了3D打印的件的質量和性能都有著較大的促進作用。通過對打印過程的精細的控制，手套箱不僅能將陶瓷的形制從無形的膠體轉化為有形的固體，還能對其燒結和致密化，從而為其賦予最終的理想的外觀和性能。
對于一些高性能的陶瓷材料，如氧化鋯、氧化鋁等，手套箱的作用尤為重要。在純凈的氣氛下進行打印，可以避免材料的雜質污染，提高打印件的強度和硬度。
監測與控制系統
為了實時保障水氧指標，3D打印手套箱配備了高精度的氧化鋯氧氣傳感器和露點傳感器。
工采網推薦的傳感器
極限電流型氧化鋯氧氣傳感器 - SO-D0-001 和 SO-D0-010：
工作原理：基于極限電流原理，當電壓施加到氧化鋯電解槽時，氧氣被抽到陽極。隨著電壓增加，電解槽內的電流會達到飽和，即極限電流，該電流與環境中的氧氣濃度成正比。
檢測范圍：0-1000ppm 和 0-1% 氧氣。
特點：高精度、輸出線性、信號對溫度依賴性小，適合惰性氣體手套箱環境。
德國GFS 露點傳感器 NP330-G：
測量范圍：-80°C DP 至 +20°C DP。
精度：±2°C dp。
特點：用于在線測量空氣中和腐蝕性氣體中的絕對水含量（露點），開關輸出可編程，用于警報信號。
展開 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高的精度。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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