陶瓷3D打印材料分类

基于PEP技术的打印材料是一种陶瓷聚合物复合材料,粒径在8-14目的近球形颗粒料。而陶瓷3D打印常用的材料按照形态可分为浆材、粉材、丝材。浆材一般由有机物液体和陶瓷粉末混合搅拌制得,主要应用于SLA技术和IJP技术,粉材是陶瓷粉末有机物颗粒的混合粉末或陶瓷粉末,主要应用于SLS技术和3DP技术,丝材主要是应用于FDM技术的热熔性丝状材料。
陶瓷3D打印技术发展现状及水平分析之——陶瓷3D打印材料
基于PEP技术的颗粒材料

陶瓷3D打印的常用材料

(1)氧化锆陶瓷
氧化锆陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、低密度、化学稳定性好等优异特性,在航空航天、汽车、工业制造、化工、生物医疗等行业有着广泛的应用。

样品结构件(来源:升华三维)

(2)氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷是氧化物陶瓷中应用最广、用途最宽、产量最大的陶瓷材料。氧化铝陶瓷具有高抗弯强度、高硬度、优良的抗磨损性等特性,被广泛地应用于制造刀具、磨轮、球阀、轴承等,其中以Al2O3陶瓷刀具应用最为广泛。传统工艺制备氧化铝陶瓷件工序复杂、生产时间长,3D打印技术大幅提高了氧化铝陶瓷的生产效率,并降低了生产成本。
陶瓷3D打印技术发展现状及水平分析之——陶瓷3D打印材料

样品结构件(来源:升华三维)

(3)SiC陶瓷
SiC陶瓷又称金刚砂,具有高的抗弯强度、优良的抗氧化性与耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦因数等高温力学性能。SiC陶瓷在已知陶瓷材料中具有最佳的高温力学性能(强度、抗蠕变性等),其抗氧化性在所有非氧化物陶瓷中也是最好的。具有高强度、高硬度、高热导率、高化学稳定性、高机械性能等优异性能。广泛应用于航空航天、国防军工、汽车工业、核工业、机械制造等领域。
陶瓷3D打印技术发展现状及水平分析之——陶瓷3D打印材料

样品结构件(来源:升华三维)

(4)Si3N4陶瓷
Si3N4陶瓷具有高强度、低密度、耐高温等特性,是一种优异的高温工程材料。它的强度可以维持到1200℃的高温而不下降,受热后不会熔成融体,一直到1900℃才会分解,并且具有极高的耐腐蚀性,同时也是一种高性能电绝缘材料。常用于需要高耐用性和高温环境下的用途,诸如气轮机、汽车引擎零件、轴承和金属切割加工零件。
陶瓷3D打印技术发展现状及水平分析之——陶瓷3D打印材料

样品结构件(来源:升华三维)

(5)氧化镁(Magnesium oxide,MgO)
MgO陶瓷是以MgO为主晶相,立方晶系氯化钠型结构的陶瓷,呈白色,粒径在8-14目。MgO陶瓷具有良好的电绝缘性,高熔点,属于弱碱性材料,具有良好抗碱性熔渣侵蚀能力,热膨胀系数大,在所有纯氧化物陶瓷中属于最高者之一。不少金属如铁、镍、铀、锌、铝、铝、镁、铜、铂等都不与MgO起作用。因此MgO陶瓷可用作熔炼金属的坩埚,浇注金属的模子,高温热电偶的保护管,以及高温炉的炉衬材料等。透明MgO陶瓷,可以用作雷达罩、红外探测器罩、化工窗口材料等。
陶瓷3D打印技术发展现状及水平分析之——陶瓷3D打印材料

样品结构件(来源:升华三维)

(6)石墨
石墨是碳的单质,为六方晶系层状结构,升华三维推出的石墨材料呈黑色,粒径在8-14目的近球颗粒。石墨因其独特的片层结构,是被广泛使用的润滑材料;同时因其化学稳定性好、耐高温、热膨胀系数小、抗热震性强、良好的导热和导电性能,是广泛使用的高温发热或导热导电材料。石墨不仅广泛应用于传统工业,还广泛应用于新能源、电子信息、航空航天、核能、军工等行业。
陶瓷3D打印技术发展现状及水平分析之——陶瓷3D打印材料

样品结构件(来源:升华三维)

(7)碳硅化钛陶瓷(Ti3SiC2)
碳化钛陶瓷的主要成分为碳化钛硅化合物(Ti3SiC2),是一种新型陶瓷材料。Ti3SiC2属六方晶系,空间群为D6h4-P63/mmc,晶格参数a≈0.306nm,c≈1.769。Ti3SiC2不仅具有陶瓷的优良性能(较高的熔点、热稳定性、屈服强度和高温强度及良好的耐腐蚀性和抗氧化性),还兼具了金属的优异性能(常温时具有良好的导热、导电性能)。
(8)磷酸三钙陶瓷(Tricalcium Phosphate,TCP)
磷酸三钙陶瓷(TCP)又称磷酸三钙,存在多种晶型转变,主要分为β-TCP和α-TCP。磷酸三钙的化学组成与人骨的矿物相似,与骨组织结合好,无排异反应,是一种良好的骨修复材料。磷酸三钙天然的生物学性能使其多用于医学领域。目前的研究多选用β-TCP,因为α-TCP的溶解度过大,植入人体后降解快,无法发挥人工骨的作用。3D打印技术制备的高性能多孔β-TCP骨组织工程支架。有大孔结构的锰-磷酸三钙(Mn-TCP)生物陶瓷支架等医疗产品。TCP材料应用于陶瓷3D打印技术在国外的发展已经比较成熟。
陶瓷3D打印技术发展现状及水平分析之——陶瓷3D打印材料

样品结构件(来源:升华三维)

原文始发于微信公众号(升华三维):陶瓷3D打印技术发展现状及水平分析之——陶瓷3D打印材料

作者 gan, lanjie