大尺寸陶瓷3D打印杀入陶瓷洁具领域，光垒智造Matrix-DLP

南极熊导读：中国佛山的世界级陶瓷洁具龙头企业，已经开始使用大尺寸陶瓷3D打印机来助力传统陶瓷洁具实现智能制造了。


△陶瓷3D打印马桶缩小样件

马桶等卫生洁具生产制造背景

中国已成为全球卫生洁具生产与消费的第一大国，佛山是全国最大的建筑卫生陶瓷生产基地，佛山在卫生陶瓷洁具领域年销售额超百亿；在该领域，国际卫生陶瓷品牌，如科勒、东陶，占据高端市场；国内品牌主要占据中低端市场。对于国内外的传统陶瓷企业，大多都还是采用传统的制作加工工艺，其研发和制造周期长、环境污染大、产品较为单一等，以马桶为例，典型马桶的制造和开发周期一般在六个月，制造工序依赖人工打磨，生产过程中会产生粉尘等高污染性接触职业病危害。
目前，我国制定的《中国建筑卫生陶瓷2025现代化制造加工体系》，围绕提升中国建筑卫生陶瓷制造水平，以绿色、信息化、智能化、现代化融合为目标，制定建筑陶瓷的现代制造加工系统，从基础理论研究到制造加工全方位贯穿与融合信息、智能、绿色制造加工的创新理念，从设计到生产制造加工，从生产过程控制运行到管理数据及评价，都实现新型的制造模式和现代化、数字化、智能化的管理控制，推动行业整体迈向中高端。

大尺寸3D打印陶瓷Matrix-DLP技术

2020年4月，南极熊了解到，佛山市光垒智能制造有限公司（CeraEPI）为陶瓷洁具产业开发了一款大尺寸3D打印陶瓷设备，助力传统的陶瓷洁具制造实现3D打印，采用3D打印成型工艺制造陶瓷洁具产品实现数字化智能化制造。光垒智造CeraEPI针对典型陶瓷洁具尺寸大的方面，通过多光机Matrix-DLP技术实现任意大小幅面的固化成型，Matrix-DLP技术是光垒智造独创的基于多光机智能融合的一种3D打印技术，这个技术区别于法国Prodways的Movinglight和奥地利LITHOZ的LCM技术，主要特点可以实现任意幅面尺寸的3D打印，Matrix-DLP技术解决了打印速度、打印精度和尺寸的矛盾。

△光垒智造与国外DLP陶瓷打印技术的比较


△Matrix-DLP大尺寸光机（图片展示的为带有8光机的Matrix-DLP组件）


△光垒智造开发了各类波段光机，利用自有的ZnO基LED光源及波段相配的陶瓷浆料，可用于各类特殊陶瓷材料（高散射介质、生物陶瓷、骨科等）的打印

由于陶瓷洁具的生产原材料大多为黏土材料，在陶瓷洁具3D打印浆料方面，光垒智造通过采用自由基-阳离子混杂光固化体系，并添加带有环氧基团和磷酸酯基团的活性单体和预聚体及长波长光敏剂及增感剂，开发针对黏土陶瓷粉体的适用于DLP型3D打印光固化陶瓷浆料。

△各类水性光固化陶瓷浆料

针对高固含量的黏土陶瓷浆料难打印的问题，光垒智造采用DLP光从上往下投影结合多刮刀组件实现高黏稠体系浆料的打印，并配备有全自动黏稠浆料供给和回收系统。

针对陶瓷浆料打印过程中清洗难的问题，光垒智造开发了水性的陶瓷光固化材料，不同于国外陶瓷膏料需要酒精等有机溶剂清洗的方式，光垒智造的水性陶瓷光固化材料，用水就可以将未固化的陶瓷浆料清洗干净，非常适合大工业化生产。

光垒智造提供的Matrix DLP 3D打印技术，可以制备从低粘度、中粘度到高粘度各类流体材料、低流动性或不流动性浆料的打印，如光固化树脂、可铸蜡型材料、金属粉浆料（钨粉）、陶瓷浆料（Al2O3、ZrO2、SiO2，Si3N4、SiC、BaTiO3、HAP，TCP、黏土等）等，图5是典型的打印样品展示，表1是光垒智造与国外各种陶瓷打印技术的比较，在成型尺寸、单层打印速度、单位时间产量、打印后烧结收缩比等主要指标方面，均优于国外同型产品。

△各类样品打印展示（氧化铝、氧化锆、不同含蜡量蜡型材料）
△光垒智造与国外各种陶瓷打印技术的比较

东鹏陶瓷是国内陶瓷洁具制造领域的龙头企业，经东鹏陶瓷近两年对国内外各类陶瓷3D打印设备的评估，最终选用了光垒智造的大尺寸陶瓷3D打印设备，用于东鹏陶瓷洁具的研发制造上，后期双方将共同推动陶瓷洁具向3D打印智能制造领域迈进。


△各类黏土材料的3D打印展示

采用3D打印成型工艺制造陶瓷洁具产品，不仅能够实现陶瓷洁具产品的数字化智能化制造，将陶瓷洁具制品的制造和开发周期从六个月减少到一周内，将极大提升产品的研发和制造周期；也能实现智能化无人值守，能减少传统陶瓷洁具生产过程中产生的接触职业病危害，降低粉尘等高污染环境因素，是绿色环保的生产方式；另外3D成型手段能突破国外关键技术的限制，比如在马桶等部件复杂流道这块核心技术一直被日美的陶瓷企业把持，围绕陶瓷洁具3D成型有望形成一系列核心零部件、重要原材料，能显著增强我们的国际竞争力，为我国卫生陶瓷产业向高端领域迈进提供动力和支撑。

最后南极熊请大家看看光垒智造Matrix-DLP的视频

△视频：大尺寸陶瓷3D打印杀入陶瓷洁具领域，光垒智造Matrix-DLP


备注：上文所陈列的3D打印图样部分来源于公开数据，仅为展示陶瓷3D打印技术。