复杂结构3D打印陶瓷烧结新方案：国宏天易“随形限制+微变形补偿”

南极熊导读：近期，西安国宏天易攻克了复杂结构3D打印陶瓷产品的烧结形变控制难题，使用“随形限制+微变形补偿”新方案。
在2024德国Formnext展会上，南极熊对上百家3D打印展商进行探访和视频拍摄，发现了数十家厂商做陶瓷3D打印的设备、材料或应用。这个方向已经在全球范围内被重点关注，但是各厂商发展差距较大，有的是刚推出了陶瓷3D打印机，有的已经用陶瓷3D打印机每年上产数十万个陶瓷零件了。

陶瓷材料因其卓越的机械、光学、电学和热学特性，在航空航天、医疗保健、汽车制造、光伏能源和半导体等行业中扮演着关键角色。传统陶瓷成型技术，如干式压制、等静压、注射成型和凝胶铸造等，虽然成熟，但在应对结构复杂、功能集成的陶瓷产品需求时显得力不从心，尤其是当这些需求超出了传统模具制造的范畴。随着工业技术的迅猛发展，3D打印技术的兴起为制造复杂结构陶瓷提供了一种灵活高效的新途径。光固化陶瓷3D打印技术在航空航天、医疗设备、半导体以及精细化工等行业中，展现出在制造精密复杂陶瓷部件方面的巨大潜力。

△近净尺寸烧结的Y型卡盘（左），近净尺寸烧结的真空吸盘（右）

复杂结构3D打印陶瓷产品烧结过程面临的挑战

烧结是复杂结构3D打印陶瓷产品制造中的关键步骤，它直接影响产品的性能、形状和尺寸精度控制。在烧结过程中，由于物质迁移和气孔闭合，陶瓷材料会发生收缩，若控制不当，可能导致产品变形开裂或造成材料性能的下降。因此，提高形变控制和尺寸精度对于确保产品的一致性和保障产品的性能至关重要。尤其在航空航天和医疗等高科技领域，陶瓷产品的精确度直接关系到设备的安全性和可靠性。提升控形精度不仅能减少后续加工，还能提高生产效率，降低成本。

突破复杂结构3D打印陶瓷产品烧结控形精度制造极限

西安国宏天易智能科技有限公司与西安交通大学刘荣臻团队合作，攻克了复杂结构3D打印陶瓷产品的烧结形变控制难题。双方研发了一体化净尺寸成形烧结技术，并首创“随形限制+微变形补偿”方案，实现了高温下陶瓷收缩的精确控制。这一技术显著提升了产品精度，型面精度优于±0.05mm，尺寸精度可达±0.03mm，现已具备初步批量化能力。

△近净尺寸烧结的陶瓷型芯
3D打印陶瓷型芯铸造高压涡轮导向叶片已正式生产应用，国宏天易取得突破

早在2024年3月，西安国宏天易智能科技有限公司在硅基3D打印陶瓷型芯再次取得了重大突破，浆料固含量87wt%，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，并进行了压蜡、浇注、脱壳、脱芯、检测等一系列铸造工序，最终完成了某机高压涡轮导向叶片采用增材制造陶瓷型芯的铸造工作，效果完全符合产品要求，产品已开始进行正式生产应用。

△陶芯3D打印及叶片熔模铸造流程

关于国宏天易

西安国宏天易智能科技有限公司成立于2017年10月，位于西安市未央区，拥有8800余平米的生产面积。作为西安交通大学的产学研合作企业和陕西省快速制造工程技术中心的共建单位，公司以陶瓷增材制造服务、陶瓷增材制造装备研发、金属增材制造服务、Peek增材制造服务为四大核心业务，提供从设计优化、工艺开发、装备研发、生产服务到特种检测的全方位服务。

公司以“双一流”高校毕业的博士、硕士为核心团队，构建了高层次的专业人才队伍，致力于深化优化设计与3D打印的结合应用，专注于工程前沿和学科复杂问题，为客户提供多领域的深层次设计优化综合解决方案服务。通过我们的努力，国宏天易智能科技有限公司致力于推动3D打印技术在高性能陶瓷制造领域的创新与发展。