陶瓷3d打印设备有哪些:按工艺选型

陶瓷3d打印设备有光固化陶瓷打印机、DIW墨水直写陶瓷打印机、粘结剂喷射陶瓷打印机、SLS陶瓷粉末烧结打印机、陶瓷FDM挤出打印机五大类,选型时优先看精度、成型尺寸、材料类型与预算;光固化设备适合牙科、精密结构件,DIW适合多孔陶瓷、艺术陶件,粘结剂喷射适合中大尺寸批量坯体,SLS适合高致密度陶瓷,FDM适合教学与低成本原型,全部设备打印完成后均需脱脂加高温烧结才能得到成品陶瓷件,ISO/ASTM52900增材制造标准定义了上述增材制造工艺分类,该标准适用于金属、陶瓷、高分子等各类增材制造设备的工艺划分。

陶瓷3d打印设备类型对比

设备类型核心原理适用场景成本区间
光固化(SLA/DLP/LCM)陶瓷打印机紫外光固化含陶瓷粉末的光敏浆料,逐层成型牙科氧化锆、精密小结构件、薄壁复杂型腔中高
DIW墨水直写陶瓷打印机气压推动陶瓷浆料从喷嘴挤出,堆叠成型多孔载体、艺术陶瓷、大尺寸泥坯、科研试样低至中
粘结剂喷射BJ陶瓷打印机喷头在陶瓷粉末层喷射粘结剂,粘结粉末成型坯体中大尺寸陶瓷坯体、批量原型、无支撑大件高
SLS陶瓷选择性激光烧结设备激光局部加热陶瓷粉末,实现粉末间结合高致密度工业陶瓷、耐高温结构件高
陶瓷FDM挤出打印机加热陶瓷复合长丝,熔融挤出堆叠成型教学演示、简易原型、低精度样品低

光固化陶瓷打印机分为SLA激光扫描式与DLP面曝光式,LCM是陶瓷专用的光固化细分设备。DLP设备使用投影仪一次性曝光整层截面,单层成型速度更快,层厚可做到10至50微米,打印件表面光滑,适合氧化锆、氧化铝、羟基磷灰石等陶瓷浆料。SLA陶瓷设备依靠激光逐点扫描固化,成型幅面更大,部分工业机型成型空间可达300mm×300mm×300mm,多用于中大尺寸精密陶瓷构件。这类设备的耗材是光敏陶瓷浆料,浆料储存、搅拌与避光维护是日常运维重点,浆料长期存放会出现粉体沉降,直接导致打印件密度不均。

DIW墨水直写陶瓷打印机,也叫浆料直写设备。设备依靠气压或者螺杆推送陶瓷膏体,通过细小喷嘴挤出,不需要光敏树脂,可直接使用普通陶泥、氧化铝浆料、生物陶瓷浆料。喷嘴直径常见0.1毫米至1毫米,成型精度偏低,层厚一般100微米以上。设备结构简单,耗材成本低,适合制作多孔陶瓷支架、陶艺雕塑、催化剂载体。打印生坯干燥阶段容易出现开裂,你需要控制环境湿度,缓慢脱水,快速烘干会造成坯体收缩不均,出现大面积裂纹。

粘结剂喷射BJ陶瓷打印机,采用粉末床成型方式。铺粉机构平铺一层陶瓷粉末,打印头按截面路径喷射液态粘结剂,把局部粉末粘合,成型完成后取出坯体,清理多余粉末,再脱脂烧结。该设备成型速度快,几乎不需要支撑,可制造体积较大的陶瓷坯体。生坯的力学强度偏低,搬运过程容易崩边,烧结后整体收缩率较大,尺寸补偿需要提前在模型中预留余量。

SLS陶瓷选择性激光烧结设备,属于粉末床熔融类设备。高能激光在惰性保护气氛内扫描陶瓷粉末,使粉末颗粒烧结结合。设备无需粘结剂,烧结后致密度相对更高,适合碳化硅、氧化铝等耐高温工业陶瓷。设备能耗高,维护成本高,成型件表面有明显粉末颗粒,后续需要打磨抛光。

陶瓷FDM挤出打印机使用陶瓷复合长丝,长丝内部是陶瓷粉末加高分子粘结剂,喷头加热熔化长丝后挤出堆叠。设备硬件和普通塑料FDM打印机接近,改造门槛低,价格低廉。成型精度较差,层纹明显,成品致密度有限,多用于教学展示、简单概念原型,不适合对强度、气密性有要求的功能件。

选型核心判断。

你的零件尺寸小于100毫米、要求薄壁光滑、细节精细,优先选DLP光固化陶瓷设备;零件尺寸大、多孔结构、陶艺类作品,选DIW直写设备;需要大批量中大尺寸坯体,预算充足,选择粘结剂喷射设备;追求高致密度耐高温工业陶瓷,选用SLS设备;仅教学、简易原型,预算有限,选用陶瓷FDM设备。

该设备选型边界是,所有陶瓷3D打印设备只打印生坯,生坯内部含有大量有机粘结剂,必须经过脱脂和高温烧结工序,才能得到致密陶瓷成品,没有任何一类设备可以直接打印出完全烧结好的陶瓷件。烧结过程会产生15%到25%的体积收缩,模型设计阶段必须提前做尺寸放大补偿,否则成品尺寸会明显偏小。

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