多材料陶瓷3D打印工艺和测试方法，博瑞科全三维智造平台

△Lithoz使用多材料陶瓷打印机CeraFab Multi 2M30打印的双色氧化铝陶瓷环

近日，与博瑞科紧密合作的奥地利Lithoz公司，发布了多材料陶瓷打印机CeraFab Multi 2M30，使用行业领先的LCM技术，是Lithoz的新型多材料陶瓷3D打印机，可用于打印多材料功能梯度陶瓷。CeraFab Multi 2M30由两个独立的可移动料桶组成，料桶中装有陶瓷浆料。这些料桶可根据需要在投影系统上移动，以固化相应的层。料筒底部是透明的，允许光源从下方曝光陶瓷浆料。成型平台可在3D打印过程中上下移动。创新的双料桶系统及全自动清洁系统提高了打印速度、准确性和有效性，避免了材料更换期间的交叉污染。仅使用很少的浆料，不需要任何材料回收操作或泵送系统来保持浆料循环，这使其在成本和资源效率方面具有吸引力。可自动旋转的成型平台具有巨大的创新潜力。使用独立编写的定制软件，可以将双料桶切换到其他客户系统，更加有利于客户开发和研究新材料。德国卡尔斯鲁厄大学已经采购并投入使用。

△CeraFab Multi 2M30 多材料陶瓷打印机

△多材料陶瓷打印机CeraFab Multi 2M30内部的双料桶系统

技术参数	CeraFab Multi 2M30
横向分辨率	40μm（635dpi）
层厚	10-100μm
图像像素	1920x1080
打印尺寸	76x43x170mm（x/y/z）
数据格式	Stl
光源	LED
打印速度	每小时高达100层
料桶数量	2

3D打印复合陶瓷材料的重要步骤是对所选粉末进行成功地共处理和共烧结。将不同种类的材料烧结成一个部件的研发重点是匹配不同材料的收缩行为，从而烧结成功能部件。Lithoz正在研究确保多材料组件成功共烧结的方法。各种组分的收缩行为是通过调整浆料中的粉末比例以及调整粒度分布或形状来确定的。

△Lithoz使用多材料陶瓷打印机CeraFab Multi 2M30打印的氧化锆增强氧化铝复合陶瓷

多材料陶瓷3D打印技术有很高的应用价值，然而在批量应用之前，其力学性能的验证尤为重要，尤其是不同陶瓷材料之间的界面结合的问题所决定的力学力学性能。博瑞科全三维体系中的DIC技术（3D数字图像相关系统）可以非常直观的测量压缩强度，不同材料的压缩强度不同而导致的多材料之间匹配度的问题。通过DIC技术可以测量几乎所有材料和结构的变形、振动和应变，从而对打印工艺进行验证，以达到修改和完善新产品的目的。运用与DIC相关的3D光学扫描技术可以很容易的对3D打印试制产品进行结构力学和材料力学上的分析研究，以检验其是否达到预期的质量和效果。

△4相机DIC系统，测量压缩强度

多材料3D打印是一门备受关注的领域，因为它为制造功能更强大且性能得到改善的零件提供了广泛的可能性。陶瓷增材制造的全球市场和技术领导者Lithoz一直在开发突破性的多材料3D打印技术。

△CeraFab Multi 2M30可实现的多材料成分或结构组合形式

增材制造技术的飞速发展不再局限于单相材料。Lithoz公司证明多种陶瓷材料已经可以同时用于制造零件。由Lithoz研发的CeraFab Multi 2M30多材料陶瓷3D打印机，通过将打印空间扩展到不同的材料，这些3D打印的多材料和功能梯度陶瓷具有增强的特性，并且从部件的一个部分到另一部分改变了材料的成分和结构。可以直接制造将高度复杂的形状与不同材料结合起来的结构，而无需进行连接或组装，从而可以用打印的零件代替组装件。这为电子和嵌入式传感器、生物医学植入物、航空航天、汽车和能量存储系统等众多领域的应用打开了大门。

奥地利Lithoz公司是全球顶尖陶瓷3D打印设备及材料的供应商，由Lithoz陶瓷3D打印机生产的产品，表面粗糙度可达0.4-0.6 μm，致密度高达99.4%以上，产品物理化学性能与传统工艺产品相当。目前，可打印氧化铝、氧化锆、磷酸三钙、氮化硅、硅基材料、金属陶瓷等20余种材料。