陶瓷增材制造的應用將在2025年之后經歷一個增長拐點。主要原因是，陶瓷增材制造3D打印技術將逐漸成熟，市場上存在足夠支撐這一技術應用發(fā)展的生產需求。
從中長期來看，3D打印陶瓷部件的附加價值將推動用戶對于陶瓷增材制造硬件和材料的需求。對于工程陶瓷、先進陶瓷材料的應用來說，這一趨勢體現的更為明顯。許多生產陶瓷部件的企業(yè)，尤其是制造先進陶瓷部件的企業(yè)，都可以從為增材制造而設計（DfAM）的高附加值陶瓷部件中獲益匪淺。
本期，3D科學谷將分享一個國際上知名高性能陶瓷產品制造商Avignon Ceramic 通過3D打印技術和增材制造設計思維提高陶瓷產品性能與品質的應用案例,以此來感受3D打印技術為復雜陶瓷產品帶來的附加值。
▲3D打印陶瓷濾芯
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替代傳統(tǒng)發(fā)泡工藝
Avignon（阿維尼翁）是歐洲著名的陶瓷小鎮(zhèn)，法國Avignon Ceramic就坐落于此，是全球知名的高性能陶瓷制品生產企業(yè)，公司成立至今已150年，1990年開始引入CIM（陶瓷注射成型技術）。目前生產包括陶瓷型芯，泡沫陶瓷濾芯等高精尖的陶瓷產品。
▲ Avignon Ceramic生產的陶瓷產品
圖片來源：Avignon Ceramic 官方網站
在采用3D打印之前，Avignon Ceramic一直使用傳統(tǒng)發(fā)泡方式生產氧化鋯泡沫陶瓷產品，該產品主要用于過濾高溫合金的金屬熔體，從而去除最終導致鑄件產品質量缺陷的雜質。
傳統(tǒng)發(fā)泡工藝制造流程是，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。這一過程不僅過程繁復，生產的產品品質也不太穩(wěn)定。
▲中空結構出現斷裂的陶瓷泡沫濾芯
圖片來源：Raise3D
其原因是在傳統(tǒng)的發(fā)泡過程中，由于發(fā)泡中空部分的結構是隨機形成的，在燒結后容易產生一些薄而脆的陶瓷結構，在注入熔融金屬液體時，這些脆弱的結構可能因為壓力而破裂，反而使金屬熔體中摻雜進新的雜質。
2018年，Avignon Ceramic 與 陶瓷材料生產商Nanoe 接洽后，決定采用D打印技術取代傳統(tǒng)工藝。
Nanoe 開發(fā)了適用于材料擠出3D打印工藝的陶瓷線材。Nanoe向Avignon Ceramic 推薦了Raise3D 上海復志基于材料擠出工藝的熔融制絲（FFF）3D打印設備-Raise3D Pro2。
▲3D打印的泡沫陶瓷濾芯
圖片來源：Raise3D
自選擇 Raise3D 3年以來，Avignon Ceramic一直保持使用FFF 3D打印技術定制化生產泡沫陶瓷濾芯，尤其是結構復雜又精細的泡沫陶瓷濾芯，其濾芯陶瓷致密度高達99%。
▲ 正在打印陶瓷材料的Raise3D Pro2設備
圖片來源：Raise3D
Avignon Ceramic的產品設計師在開發(fā)3D打印泡沫陶瓷濾芯時，采用了增材制造設計思維。得益于3D打印技術的優(yōu)勢，他們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(wěn)定一致。
Raise3D Pro2 3D打印機，為Avignon Ceramic 實現產品品質提供了助力。Pro2 3D打印機最小噴嘴直徑可達0.2mm，最小層厚可精確至0.01 mm，且非常穩(wěn)定。幫助Avignon Ceramic 可以實現7/24不間斷地生產高性能陶瓷產品。
“Avignon Ceramic在陶瓷行業(yè)歷史悠久，為了幫助客戶找到完美的解決方案，我們充分發(fā)揮3D打印技術的優(yōu)勢，為客戶提供定制化的濾芯產品。這不僅是行業(yè)的發(fā)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(wěn)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(xù)深耕陶瓷鑄造行業(yè)，提升我們的創(chuàng)新力與市場競爭力?！?創(chuàng)新和研究業(yè)務經理Olivier Greck如是說。
--國內首次亮相--
在剛剛結束的第一屆陶瓷增材制造前沿科學家論壇(FAME2021)上，Raise3D Pro2與Nanoe Zetamix線材組成的陶瓷3D打印技術首次在國內亮相。
▲ FAME2021現場
圖片來源：Raise3D
這一基于材料擠出工藝的熔融制絲（FFF）陶瓷3D打印技術，引起了參會學校和科研院所的密切關注，與會期間，上海交通大學、北京工業(yè)大學、華南理工等等多所高校和科研機構就對此設備表示了強烈興趣。
薦《增材制造設計（DfAM)指南》
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