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基于SLA光固化陶瓷3D打印机开发项目

更新时间:2020-10-13 15:13:08

1.1    项目产品

本项目主要产品SLA光固化陶瓷3D打印机,其主要用与生产高精度3D打印陶瓷型芯和高精度复杂机构功能陶瓷;产品首先满足集团各基地的生产需求,也可向高等院校、科研机构以及从事3D打印的企业进行销售。

1.2    项目背景
随着航空燃气涡轮发动机涡轮前燃气温度的不断提高,通过复杂气冷内腔结构改善涡轮叶片散热能力已成为先进发动机制造的关键,因而对成形叶片内腔结构的陶瓷型芯提出了更高的要求。陶瓷型芯是制造高性能涡轮叶片的关键部件,其性能和质量直接影响涡轮叶片的性能。传统成型陶瓷型芯的方法主要为热压注成型、凝胶注模成型。热压注成型有利于铸造结构较为复杂、尺寸精细的陶瓷型芯,但工艺较复杂。凝胶注模成型成型过程中坯体表面存在起皮现象,且引入对人体有危害的有机物。传统方法中模具依然是必不可少的,并且在针对多层空腔式结构依然需要分块-组装,工艺流程较为复杂,组装之后的性能远低于3D打印的一体式陶瓷型芯。陶瓷型芯行业对3D打印的需求呈迅速上升趋势。根据行业统计数据,2017年,全国陶芯产量为120 万件;2018年,全国陶芯产量为150万件;预测未来二十年,陶芯产量有望达到千万件级别(以C919计,未来20年产量达到10000架,所需发动机将达到十万台以上),且随着陶瓷型芯的复杂度提高,3D打印陶瓷型芯在其中所占份额也迅速上升,未来十年年均对3D打印陶瓷型芯服务的需求可达十亿级。同时随着陶瓷3D打印技术的进步,陶瓷3D打印技术在医疗领域的应用也值得期待,3D打印陶瓷代骨的各项性能要远超钛合金、peek等材料。陶瓷3D打印技术开发市场前景广阔。陶瓷打印设备开发迫在眉睫。
1.3    国内外陶瓷3D打印设备比较:
    陶瓷3D打印技术也是基于现有不同原理3D打印技术进行改进而成,打印原材料均为微米级陶瓷粉末和有机粘接剂,打印完成后经过后期处理达到最终所需性能。目前3D打印技术主要有FDM、FDM、SLA及DLP、SLS等,各种技术原理各有所长。尽管3D打印陶瓷材料成型方式有许多种,但由于多数成型方式,或由于成本高,或成型件表面质量差、成型零件精度低,仍停留在实验室阶段。
目前商用3D打印陶瓷设备仍然以光固化和喷墨3D打印技术为主,其中光固化成型陶瓷件仍是主流,这类设备成型精度高,成型件表面质量好。光聚合物作为粘结剂,能够适应生坯的高密度。通过特定波长激光固化,接着进行传统的脱脂和烧结,从而制造出与批量生产相比具有高密度、精细细节、优异的表面质量及材料性能的陶瓷零件。
目前也仅有法国3DCeram公司的陶瓷打印机满足陶瓷型芯制备要求。