国内硅基3D打印陶瓷型芯新突破，西安国宏天易已通过初步论证实验

南极熊导读：西安国宏天易在硅基3D打印陶瓷型芯取得了新突破，浆料固含量达75%，经过3D打印成形、脱脂、浸渍、烧结等工序处理，仅需一周的时间，便生产出合格的陶瓷型芯，1550℃高温强度达15Mpa以上，并已通过了初步论证实验。


硅基陶瓷型芯制造工艺

硅基陶瓷型芯因其耐高温性能优良，热膨胀率低、无晶型转变、冶金化学稳定性良好、抗蠕变性能优异、结构稳定、耐高温性好等原因，成为新型发动机用空心涡轮叶片内腔成型的重要结构部件。目前传统制备硅基陶瓷型芯使用熔模铸造技术，工艺流程繁琐、成型精度低、生产周期长、制作成本高，为解决上述问题，陶瓷增材制造技术的应用显得尤为重要。

采用陶瓷增材制造技术制备陶瓷型芯可大幅缩短陶瓷型芯的生产周期由1个月缩短至1周，并降低了成本。但目前国内的增材制造陶瓷型芯面临成型精度、坯体强度、溶失性均不能满足实际应用需求，难以应用于复杂结构型芯的研制验证以及高精度型芯的批量化生产；且增材制造陶瓷型芯普遍存在固相含量较低、台阶效应明显、脱脂易开裂等问题，导致高成型精度、结构复杂的硅基陶瓷型芯成型还有较大难度。

国内硅基3D打印陶瓷型芯新突破

西安国宏天易智能科技有限公司自2019年开始进行陶瓷增材制造技术研究，经过两年的研发、迭代，最终掌握了高精度型芯的增材制造控形技术、复杂型芯脱脂开裂控制技术，突破了硅基陶瓷型芯增材制造浆料普遍存在固相含量较低、台阶效应明显、脱脂易开裂等难题。

△3D打印陶瓷成型工艺核心：打印成型、脱脂、浸渍处理、烧结

高精度型芯的增材制造控形是制约陶瓷型芯增材制造应用的一大难点，西安国宏天易智能科技有限公司在配置浆料时，选用氧化铝等氧化物浆料对浆料进行改性，提高型芯耐温性和力学性能，增材制造、脱脂完成后，采用一定的速度将型芯素坯在特定的高浓度的氧化硅无机浆料中进行浸渍提拉处理，经过不同温度段的烘干处理，将浸渍后的型芯素坯采用辅助工装烧结方法在空气气氛下烧结即可得到高表面精度硅基陶瓷型芯毛坯，通过辅助工装有效控制烧结过程中陶瓷型芯不同部位处冷却速度控制从而达到增材制造型芯的高精度控形。



增材制造陶瓷型芯结构复杂，零件表面曲率以及壁厚变化跨度大， 在脱脂烧结过程中各部位应力变化不均，且坯体强度不断变化，在结构薄弱位置易造成开裂，且开裂位置具有随机性，无法精确控制脱脂过程，复杂型芯脱脂开裂控制也是制约陶瓷型芯增材制造应用的一大难点。

西安国宏天易智能科技有限公司通过2年的迭代、研发，过程中开发了大量的技术手段，对脱脂、烧结各过程进行有效控制，规避了硅基陶瓷型芯的开裂风险，在现零件状态下可实现陶瓷型芯小范围内壁厚剧烈变化的顺利脱脂。

西安国宏天易智能科技有限公司采用自研固含量高达75%以上硅基陶瓷浆料作为原材料，经过3D打印成形、脱脂、浸渍、烧结等工序处理，仅需一周的时间，便生产出合格的陶瓷型芯，并已通过了初步论证实验。

粗糙度	Ra1.6
精度	±0.1
1550℃高温强度	15Mpa以上
孔隙率	35%以上

△3D打印陶瓷型芯性能

与传统依赖模具的热压注方法相比，西安国宏天易智能科技有限公司提供的方法不仅解决了定向凝固用硅基陶瓷型芯薄壁、中空复杂结构的高精度成形问题，还突破了上述结构烧结变形开裂及高温强度稳定性等多个难题，为高精度航空工业用定向凝固空心涡轮叶片提供了新思路。

关于西安国宏天易
西安国宏天易智能科技有限公司位于西安市未央区航空航天科技产业园，是国 内技术实力雄厚的增材制造一站式服务供应商，是国内拥有金属及陶瓷增材制造核心技术的高新技术企业。公司与清华大学、西安交通大学等高等学府开展“产学研”结合，以“双一流”高校毕业博士、硕士为核心骨干，构建高层次专业人才团队。


西安国宏天易智能科技有限公司是国内技术实力雄厚的增材制造一站式服务供应商，是国内拥有金属及陶瓷增材制造核心技术的高新技术企业，以金属增材制造、陶瓷复合成型、高性能修复技术三大核心技术为支撑，集设计优化、工艺开发、增材制造、成品生产为一体，为军工行业重点领域提供优质的产品服务。