碳化硅陶瓷与3D打印技术的创新应用

半导体装备用陶瓷部件，在物料纯度、尺寸精度、机械性能、热性能、电性能等方面有较高的要求。碳化硅陶瓷是一类被市场验证过的性能优异的符合半导体装备部件用的材料，在陶瓷机械臂(刚度、耐磨性）、晶舟(纯度、高温力学性能）、冷盘（导热性、刚性）、工作台（尺寸精度、执稳定性）等部件上有重要应用。

但面对大尺寸、复杂结构、短制造周期、高稳定、低成本的市场需求，传统的碳化硅陶瓷的制造工艺已经遇到瓶颈。采用增材制造技术，实现子碳化硅陶瓷半导体装备陶瓷部件制造技术的突破。

3D打印成形的半导体装备碳化硅陶瓷部件，根据不同的尺寸、形状和目的需求，经过3D打印成型、反应烧结、精加工处理得到的高纯度、高温定性、高热导、耐高温、耐摩擦磨损性能优异的产品，可满足半导体装备陶瓷部件众多应用场景需求。此系列产品，生产周期短、标准化、批量化，并可实现更适宜于半导体行业高效高质生产的差异化结构设计。

通过3D打印技术，我们可以根据不同的尺寸、形状和功能需求，设计并制造出高纯度、高温稳定性、高热导率、耐高温、抗磨损性能优异的碳化硅陶瓷部件。这些部件不仅满足了多样化应用需求，而且其生产周期短、标准化、可批量生产，能实现差异化结构设计，更适应各种行业的高效、高质量生产需求。

图片拍摄于宁波伏尔肯展台

此外，基于PEP（Powder Extrusion Printing）技术，我们可以通过“3D打印+粉末冶金”的方式，制造出具有复杂结构的陶瓷和金属产品。这些产品具有一致且优良的性能，可以有效减少制作周期和生产成本。

碳化硅材料制舟托、舟盒、管件制品等热稳定性能好、高温使用不变形、无有害析出污染物、热膨胀系数适配性好、维护成本低、使用寿命长，具有替代存量石英材料的能力。PEP技术结合反应烧结工艺制造碳化硅品舟，为品网教具的灵活结构设计提供了支持，有效减少制作周期和生产成本。

PEP(Powder Extrusion printing)技术是升华三维独创的“3D打印+粉末冶金”相结合的陶瓷&金属间接3D打印工艺。采用颗粒材料熔融挤出方式,实现复杂结构陶瓷&金属产品的无模化制备。在得到具有一定密度和强度的生坏后,再通过脱脂和烧结工艺可获得性能一致且优良的产品。

空间反射镜是由升华三维基于PEP工艺制造的大尺寸、轻量化、一体化设计的近净成型碳化硅陶瓷复杂结构部件,致密度可高达99%,机械性能稳定。有效促进了遥感卫星发展和空间基础设施建设可大幅降低成本,缩短研发生产周期,在商业航天领域发展最快的遥感卫星上有巨大市场空间。

原文始发于微信公众号（陶瓷科技视野）：碳化硅陶瓷与3D打印技术的创新应用