LITHOZ 陶瓷 3D 打印技术：航空航天应用的游戏规则改变者

当谈到航空航天领域的 3D 打印时，金属通常是常用的材料。然而，高性能的3D打印陶瓷同样具有一系列出色的特性，使它们在极端环境下非的应用效果常高效，这使得陶瓷成为航空航天应用中3D打印零件的理想选择。

在本文中，南极熊探讨了陶瓷3D打印的巨大潜力，以及Lithoz 的LCM 技术如何改变3D 打印和航空航天领域的游戏规则。

陶瓷材料具有优异的特性

目前，金属的广泛使用意味着陶瓷很少位于工程师购物清单的首位。然而，金属在恶劣条件下会迅速达到其自然极限这一事实意味着陶瓷正变得越来越重要。

但是，是什么特性让陶瓷材料能够适合恶劣和极其苛刻的环境呢？

高性能陶瓷具有极高的硬度、耐磨性和耐热性，并且能够抵抗热腐蚀和氧化。此外，用陶瓷3D打印的零件具有机械和尺寸稳定性，在极高温度下仍保持机械强度。陶瓷还具有电气和热绝缘效果，增加了其用于内部机械组件的实用性。

通过将这些出色的特性与 3D 打印的设计灵活性相结合，可以将航空航天的应用探索推向一个的全新的维度。

3D 打印陶瓷应用于航空航天

众所周知，增材制造可以生产比目前通过传统制造方法生产的任何产品都更耐用、更复杂的部件。此外，在制造用于航天和航空应用的部件时，所选材料必须能够承受最极端的热条件，这一点至关重要。因此，陶瓷 3D 打印提供了生产高度复杂零件的完美组合，因此效率更高，能够在恶劣和苛刻的环境中运行。

事实上，工程师们一直在寻找提高效率、减少消耗、限制浪费、改善冷却和延长正常运行时间的方法。将 3D 打印的设计自由度与陶瓷的耐用性相结合，为此提供了理想的解决方案。

这种结合带来的一个主要好处是减少空间碎片。由于其耐用性，陶瓷部件可用于即使是最坚硬的金属也失效的地方。在航空航天领域，金属的使用寿命比陶瓷短，并且在暴露于极端热条件下时会更快失效。这些失败的部分成为空间碎片。使用陶瓷可以减少空间碎片，因为受力部件在这些极端条件下磨损较少。

此外，陶瓷 3D 打印可以生产高精度和复杂的零件。在航天器中，从推进器和传感器到具有错综复杂通道的复杂航空铸件芯等零件都需要令人难以置信的高水平精度和准确度。

在航空领域，更严格的排放法规要求涡轮叶片中的冷却通道越来越复杂，通过更精细的冷却实现更高的效率。传统的熔模铸造方法无法生产出如此精细的结构。3D 打印陶瓷铸芯可实现更好的设计自由度、更高的零件复杂性以及最终所需的改进冷却效果。

△陶瓷材料非常适合极端环境，这个氮化硅部件的高耐热震性就证明了这一点。照片来自 Lithoz。

Lithoz 和陶瓷 3D 打印

Lithoz 是工业陶瓷 3D 打印机的领先开发商，已经成功挖掘了陶瓷 3D 打印在航空航天应用中的潜力。Lithoz 的CeraFab S65工业打印机采用基于光刻的陶瓷制造 (LCM) 技术，可提供超精确的 3D 打印，并在批量生产中具有精确的可重复性。

Lithoz 的 LCM 技术能够3D 打印陶瓷铸芯用于飞机涡轮叶片。如前所述，3D 打印陶瓷铸芯对于生产复杂的涡轮叶片冷却通道至关重要。Lithoz 的 3D 打印机生产这些部件的速度和体积大大缩短了开发时间，加快了上市时间。

△Lithoz LCM 技术能够生产用于飞机涡轮叶片的高效陶瓷铸芯，并且上市时间要快得多。照片来自 Lithoz。

LCM 3D 打印机非常适合制造复杂和精密的陶瓷零件，还提供多材料功能。这台 3D 打印机可以将不同的陶瓷与金属或聚合物结合起来，从而实现突破性的多功能部件，并将许多理想的材料特性组合在一个部件中。Lithoz 的新双缸系统允许这些不同的材料逐层混合，甚至可以在同一打印作业中在同一层灵活分级。

例如，这个双缸系统允许实现定制的孔隙率。Lithoz 的多材料 LCM 3D 打印机可以克服传统制造技术在制造具有所需微观结构和梯度结构的孔隙率梯度氧化铝方面存在的主要问题。这是离子推进器研发应用的理想选择。

Lithoz 的 LCM 工艺将所需的航空航天特性与 3D 打印设计无法实现的灵活性相结合。这导致生产出具有无可比拟的细节和精度的完全致密部件。

因此，可以 3D 打印出比金属更坚固、使用寿命更长的部件，从而减少空间碎片和停机时间。更重要的是，这些陶瓷部件还可以纳入以前使用传统生产方法时无法想象的复杂设计。

Lithoz 还将他们的技术扩大到工业批量生产的水平。因此，除了 LCM 提供的技术和材料优势外，还可以将生产提高到批量 3D 打印高质量零件的系列水平。

陶瓷 RF 滤波器是 LCM 陶瓷 3D 打印如何改变航空航天应用效率水平的一个完美示例。这种过滤器是电子电路，在提高信号质量和减少通信系统的干扰方面起着关键作用。采用LCM技术的陶瓷3D打印可以将这些过滤器必要的复杂和精确的形状以小型化的形式系统地生产出来。整个应用的这种缩减使得重量大大减轻，这是航空航天工程师的首要目标。

△通过将陶瓷的理想材料特性与 3D 打印的设计自由度相结合，可以为通信应用制造更复杂和有效的射频滤波器，如图所示。照片来自 Lithoz

使用具有高介电常数和低损耗因数的陶瓷的一个主要好处是介电常数越高（在稳定的损耗因数下），滤波器可以设计得越小。因此，这些陶瓷非常适合 LCM 技术，可提供无与伦比的精度，并针对 3D 打印微型零件进行了优化。

氮化硅气钉喷嘴也可以使用 Lithoz LCM 技术进行 3D 打印，Lithoz 的LithaNit 材料非常适合此类应用。由于其高强度、耐碱和耐酸，尤其是其卓越的抗热震性，这些深色陶瓷非常适合用于航空航天部件。氮化硅是 3D 打印绝缘体、弹簧和涡轮机叶轮的理想选择。