2024年5月16日发(作者：中关村攒机论坛)

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史上最全的陶瓷材料3D打印技术解析

南极熊3D打印网2017-07-11现在已经陆续出现一些陶瓷3D打印机，价

格100万到500万人民币的都有。南极熊希望下文可以给读者带来全面的

认识。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造

一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法，去除多余

材料，得到零部件，再以拼接、焊接等方法组合成最终产品。而“增材制

造”与之不同，无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过增

加材料的方法生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产生的研

制周期，提高效率并降低成本。陶瓷材料具有优良高温性能、高强度、高

硬度、低密度、好的化学稳定性，使用其在航天航空、汽车、生物等行业

得到广泛应用。而陶瓷难以成型的特点又限制了它的使用，尤其是复杂陶

瓷制件的成型均借助于复杂模具来实现。复杂模具需要较高的加工成本和

较长的开发周期，而且，模具加工完毕后，就无法对其进行修改，这种状

况越来越不适应产品的改进即更新换代。采用快速成型技术制备陶瓷制件

可以克服上述缺点。快速成型也叫自由实体造型，是20世纪60年代中期

兴起的高兴技术。1.陶瓷3D打印快速成型技术的本质是采用积分法制造

三维实体，在成型过程中，先用三维造型软件在计算机生成部件的三维实

体模型，而后用分层软件对其进行分层处理，即将三维模型分成一系列的

层，将每一层的信息传送到成型机，通过材料的逐层添加得到三维实体制

件。跟传统模型制作相比，3D打印具有传统模具制作所不具备的优势：1.

制作精度高。经过20年的发展，3D打印的精度有了大幅度的提高。目前

市面上的3D打印成型的精度基本上都可以控制在0.3mm以下；2.制作周

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期短。传统模型制作往往需要经过模具的设计、模具的制作、制作模型、

修整等工序，制作的周期长。而3D打印则去除了模具的制作过程，使得

模型的生产时间大大缩短，一般几个小时甚至几十分钟就可以完成一个模

型的打印；3.可以实现个性化制作。3D打印对于打印的模型数量毫无限制，

不管一个还是多个都可以以相同的成本制作出来，这个优势为3D打印开

拓新的市场奠定了坚实的基础；4.制作材料的多样性。一个3D打印系统

往往可以实现不同材料的打印，而这种材料的多样性可以满足不同领域的

需要。比如金属、石料、高分子材料都可以应用于3D打印。5.制作成本

相对低。虽然现在3D打印系统和3D打印材料比较贵，但如果用来制作个

性化产品，其制作成本相对就比较低了。加上现在新的材料不断出现，其

成本下降将是未来的一种趋势。有人说在今后的十年左右，3D打印将会走

进普通百姓家里。2陶瓷3D打印的主要技术分类3D打印用的陶瓷粉末是

陶瓷粉末和某一种粘结剂粉末所组成的混合物。由于粘结剂粉末的熔点较

低，激光烧结时只是将粘结剂粉末熔化而使陶瓷粉末粘结在一起。在激光

烧结之后，需要将陶瓷制品放入到温控炉中，在较高的温度下进行后处理。

陶瓷粉末和粘结剂粉末的配比会影响到陶瓷零部件的性能。粘结剂分量越

多，烧结比较容易，但在后处理过程中零件收缩比较大，会影响零件的尺

寸精度，粘结剂分量少，则不易烧结成型。颗粒的表面形貌及原始尺寸对

陶瓷材料烧结性能非常重要，陶瓷颗粒越小，表面越接近球形，陶瓷层的

烧结质量越好。陶瓷粉末在激光直接快速烧结时，液相表面张力大，在快

速凝固过程中会产生较大的热应力，从而形成较多的微裂纹。目前，陶瓷

直接快速成型工艺尚未成熟，国内外正处于研究阶段，还没有实现商品化。

目前，比较成熟的快速成型方法有如下几种：分层实体制造(简称LOM）；

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