陶瓷3D列印技術介紹
陶瓷3D打印技術概述：
陶瓷材料作為三大基本材料 之一，以優良的理化特性在工業界被廣泛應用。但因傳統陶瓷製備工藝的限制，工業中使用的陶瓷製品往往只具備簡單的三維形狀。
3D列印技術的發展讓複雜的陶瓷產品成為可能。目前來看，已經被成功應用於陶瓷材料的3D列印的技術包括噴嘴擠壓成型，立體光刻成型（面曝光和激光），
粘合劑噴射成型，選擇性激光燒結或熔融成型，漿料層鑄成型（漿料層鑄造）等。
陶瓷3D打印技术原理
噴嘴擠壓成型噴嘴擠壓成型與塑膠3D列印的熔融沈積成型技術（FDM）類似。該技術採用混合陶瓷粉末的 噴絲（絲）作為原材料，
使用100攝氏度以上的溫度將噴絲中的高分子材料融化後擠出噴嘴，擠出後的陶瓷高分子復合材料因為溫差而凝固。除此之外，也有部分工藝採用高粘度的陶瓷漿料作為原材料，
直接通過噴嘴擠出後在空氣中乾燥這種陶瓷漿料的主要成分是陶瓷粉末和粘合劑，其中粘合劑在成型過程中起到粘合陶瓷粉末的作用。無論是陶瓷噴絲還是陶瓷漿料作為原材料，
這種工藝得到的3D模型都需要進一步進行熱處理，即脫脂和燒結。脫脂和燒結也是傳統陶瓷加工工藝中使用的緻密化陶瓷產品的手段。目前來看，面向陶瓷的噴嘴擠壓成型工藝受限於相對粗糙的加工精度，還主要是實驗室研究，成熟的基於該工藝 的3D列印機還未出現。
立體光刻成型
立體光刻成型是目前市場上陶瓷列印的主要技術，也是商業化相對成功的技術。該技術採用一種由陶瓷粉末，光引髮劑，分散劑等混合而成的光固化膠，工藝本身與目前市場上的DLP和SLA列印機並無大的區別。有了產品（如Lithoz）會因為光固化膠的高粘度 而使用特殊的刮刀塗抹手段來加快成型過程中的材料填充，但歸根究底其本質與普通樹脂成型並無大的區別。與噴嘴擠壓出的毛坯件一樣，立體光刻工藝製 造出的3D模型也需要在高溫爐中進行脫脂和燒結。根據有關公司的產品介紹，使用該工藝製造出的陶瓷製品（例如氧化鋁，氧化鋯，磷酸鈣等）密度可高達 99％以上。與此同時，最近一兩年，研究人員在光固化陶瓷前驅體材料上取得的技術突破（詳情可見科學雜誌2016 年1月1日相關報導），make立體光刻成型技術在陶瓷打印中的地位更加穩定。陶瓷前驅體是一種在高溫下熱分解產生陶瓷材料的高分子化合物，它是用於製造碳化矽，碳氧化矽等高溫陶瓷的傳統手段。具有光敏感性的陶瓷前驅體材料的誕生極大地降低高溫陶 瓷的3D列印成本，具有很廣泛的應用前景。然後， 由立體光刻技術做成的毛坯件中含有大量的有機物， 這使得經過脫脂和燒結之後產生的成品往往會相對初 始設計尺寸擁有30％左右的收縮量。這也限制了該技術在陶瓷生產中的使用。
粘合劑噴射成型這種技術將粘結劑通過列印噴頭噴射到陶瓷粉末上，用於將粉末顆粒粘結在一起。然而，根據有限的文獻報導，這種技術產生的陶瓷緻密度並不高。可能的解釋是其受到了粉末鋪設的密度的限制。選擇性激光燒結或熔融SLS / SLM主要被用於金屬材料的3D列印上，在陶瓷的製造中使用並不多。這是 因為使用激光直接對陶瓷粉末進行燒結或者融合處理 時，加工過程中溫度差極易在陶瓷產品中產生應力，這些應力最後在陶瓷產品內部產生大量裂紋;使用粉 末層預熱可以降低裂紋成形的可能性，但同時精度也有所降低。大量的研究集中在減少加工過程中的溫度差，但是難度極大，目前並未取得太大進展。更加簡單易行的方案是在陶瓷粉末中摻入高分子化合物作為粘合劑，使用激光來燒結這些高分子化合物以達到間接然後，與粘合劑噴射成型一樣，這種工藝也受到了粉末鋪設密度的限制，目前的研究文獻報導中使用其加工而成的陶瓷製品密度並不高。漿料層鑄成型在這裡，我們將所有基於陶瓷漿料的 3D列印技術統稱為漿料層鑄成型。之所以將他們列 為一類，是因為筆者認為這些技術可能是陶瓷3D列印的一個方向。將陶瓷粉末與不同的有機粘結劑混合 製備成漿料，再使用傳統的3D列印工藝加工成型， 這樣一套工藝流程不但簡單而且效果好。從文獻報導 可以看出，基於漿料的工藝要比其他工藝生成的陶瓷緻密性更高。一種使用陶瓷漿料作為原材料的列印機（台北科技大學開發）除了以上介紹的技術，還有其他一些技術，例分層實體製造，電子照相印刷技術等，因為應用的並不廣泛或者仍然處於初步的研究中。
陶瓷3D列印技術特點：陶瓷3D列印機列印，不但大大縮減成本，且性能穩定，具有無菌等特點。陶瓷 3D列印技術優缺點：我們知道陶瓷材料具有高強度，高硬度，耐高溫，低密度，化學穩定性好，耐腐蝕等 優異特性，在航空航天，醫療等行業有著廣泛應用。但陶瓷材料硬而脆的特點使其加工成形尤其困難，目前國內陶瓷直接快速成形工藝尚未成熟，正處於研究階段。陶瓷3D列印技術應用及經典應用案例分享：目前陶瓷3D列印主要用於工業產品，珠寶/奢侈品，醫療行業，當然對於從事科研的高校和研究所來講，也是必備的神器。工業領域的應用很廣泛，例如用在催化劑相關的蜂窩狀陶瓷結構，以及在通訊衛星中的 立體電路。高端奢侈品而在高端奢侈品領域，陶瓷3D列印有著驚人的應用案例，高端定制戒指，鈕扣，手錶等具有獨特的質量，可以獲得極高的附加值，目前由於陶瓷3D列印成本較高，所以只有國際頂尖的奢侈品牌才會有這樣的產品銷售。
