先进材料专家Lucideon 讨论金属和陶瓷增材制造的发展

在增材制造（AM）领域，材料的选择和工艺的开发始终是关键挑战。英国新型材料技术开发商Lucideon公司凭借其强大的研发团队和丰富的材料开发经验，致力于提升金属和陶瓷增材制造的应用可用性。

在本期文章中，南极熊整理了Lucideon公司的两位专家——Robert Crookes和Julius Bonini对金属和陶瓷增材制造未来发展的看法，深入探讨了他们在这一领域的工作和面临的挑战。

关于Lucideon

Lucideon的目标是帮助其他公司开发材料和工艺并应对行业挑战，业务涉及广泛的行业。公司的前身是英国陶瓷研究协会 (BCRA)，该协会于 1970/1980 年更名为 CERAM。2006 年 12 月，该公司收购了美国的 M&P 实验室。2014 年初，CERAM 和 M+P 实验室以单一公司名称共同更名为 Lucideon。

Lucideon公司的美国分公司名为Lucideon M&P，业务范围覆盖众多领域，包括先进陶瓷工程、冶金学和金属增材制造，以及针对航空航天、航天、国防等行业的全套测试。增材制造工作以陶瓷和金属为中心，但也涉及建筑材料和结构以及药品。在美国，公司的服务更侧重于作为测试和咨询公司的角色，尤其擅长应力腐蚀开裂 (SCC) 测试。团队做了很多故障分析，尤其是增材制造，包括将增材制造与传统工艺相结合的混合制造。

△采用陶瓷增材制造技术制成的成品部件

Robert Crookes，Lucideon英国分公司的先进材料主管，专注于工程陶瓷的开发，应用于航空航天、国防和核能等领域。他表示，Lucideon不仅开发材料配方，还致力于将增材制造工艺从实验室推向规模化生产。

Julius Bonini，拥有40年经验的冶金学家，是Lucideon金属和增材制造领域的首席顾问。自 EOS、Renishaw 和其他金属解决方案提供商成立以来，他们一直活跃于 3D 打印行业。他强调，公司与几乎所有航空航天OEM合作，专注于故障分析等工作。

△JuliusBonini（左）和 Robert Crookes（右）

面临的挑战

Crookes指出，陶瓷增材制造的主要挑战在于实现材料的高密度，以发挥其优异的热性能和机械性能。他解释道，许多现有的增材制造技术难以实现陶瓷材料的完全致密化，导致其在实际应用中性能不稳定。一些涉及 DLP 和 SLA 的成熟技术擅长成形薄壁，但它们的成本极高，尤其是当考虑到成本不仅包括打印机和材料，还包括必要的后处理时。这使得成本效益成为一项挑战。

其他陶瓷增材制造技术则几乎截然相反：工艺成本低廉，可以实现高密度，但代价是目前打印分辨率的可能程度。与金属增材制造相比，陶瓷更像是一种新兴材料，完全可用的解决方案非常少，这意味着竞争仍在继续。

△Lucideon的陶瓷 SLA

Bonini则提到，金属增材制造行业已基本克服了密度问题，现在整个行业都已实现 99% 或更高的致密性。这在大多数材料中已成为普遍现象：不锈钢、钛​​等。当前的挑战是如何获取新材料（尤其是粉末）和降低生产成本。他表示，行业内正在积极探索新型合金和粉末材料，以满足医疗和航空航天应用的需求。

△金属AM 粉末分析是 Lucideon 业务的一部分

第三个挑战集中在材料设计允许值上。人们希望增材制造成形的不同材料具有特定属性，而这已成为该行业的新设计标准。

材料的特定需求

两位专家还讨论了陶瓷和金属增材制造的具体需求和区别。Crookes提到，陶瓷材料在增材制造中可能会面临脆性和缺陷敏感性的问题。尤其是在复杂形状的设计中，锋利的边缘可能导致材料在使用过程中发生灾难性故障。他指出，可靠地生产复杂的陶瓷部件需要深入的材料研究和工艺优化。陶瓷工件打印后，几乎所有当前工艺都需要脱脂和烧结，这会给组件带来挑战。这是 Lucideon 产品的另一个优势：包括了组件的所有后处理。

Bonini则强调了金属增材制造在不同领域的应用差异。例如，航空航天业使用电弧增材制造技术制造火箭和发动机部件，这些部件通常较大且需要严格的设计允许值，以确保其在极端条件下的抗疲劳性能。而医疗行业则更注重快速生产小型产品，如植入物，材料的选择必须考虑成本和生产效率。

△金属增材制造部件的植入失效分析

认证与市场现状

在认证方面，Crookes表示，陶瓷增材制造尚未达到金属领域的成熟度，认证流程仍需进一步明确。他指出，陶瓷材料的验证过程可能比金属更加复杂，必须对每个部件进行全面的 NDT（无损检测）以寻找缺陷。因为每种形式的每个部件都可能需要独立验证，这在当前的市场环境中是一个巨大的挑战。

△分析陶瓷增材制造部件

美国有三个认证机构：FAA、FDA 和 NASA。NASA 负责大气层以上；FAA负责大气层到地面；FDA 负责地面上所有人。他们有非常严格的认证流程，对金属增材制造来说，这一直是一个挑战。Bonini提到，尽管金属增材制造的认证流程复杂，但随着行业的成熟，获得新组件认证的难度正在降低。他解释道，随着历史数据的积累，许多新组件的认证可以依赖于过去的测试结果，减少了重复测试的需求。

Lucideon的服务与未来展望

Lucideon为客户提供全面的咨询服务，帮助他们在增材制造过程中选择合适的材料和工艺。Crookes强调，陶瓷增材制造不仅仅是3D打印过程，还包括材料配方和后处理的专业知识。他指出，许多工程师在使用陶瓷材料时面临挑战，因此Lucideon提供了大量的建议和支持，帮助他们理解如何有效利用这些材料。

陶瓷增材制造机器人铸造是 Lucideon 制造零件的一种方法

Bonini对混合制造的未来充满期待，认为将传统制造与增材制造相结合，将为设计提供新的可能性。他表示，混合制造不仅能够提高生产效率，还能实现更复杂的设计，满足客户的多样化需求。

金属增材制造制件表面分析

结语

随着增材制造技术的不断发展，Lucideon在材料研发和工艺创新方面的努力，将为航空航天、国防和医疗等多个行业带来新的机遇。通过不断优化材料性能和生产工艺，Lucideon正在推动金属和陶瓷增材制造的广泛应用，为行业的可持续发展贡献力量。

更多关于Lucideon的信息，感兴趣的熊友请访问他们的官方网站：https://www.lucideon.com/，了解他们在增材制造领域的最新进展和服务。