陶瓷快速無模成型

    近20年來，人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)到陶瓷材料制備工藝是降低陶瓷制品生產(chǎn)成本、提高陶瓷材料可靠性和可重復(fù)性不能逾越的環(huán)節(jié)，特別是陶瓷材料成型的工藝已逐漸成為陶瓷制備工藝科學(xué)的關(guān)鍵。陶瓷材料傳統(tǒng)的成型方法，如干法成型中的干壓或等靜壓，濕法成型中的注漿法、熱壓鑄法、擠壓法、注射法、流延法、凝膠注模、直接凝固注模等，都沒有擺脫模具對(duì)結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)品生產(chǎn)的制約。很明顯，這種狀況無法滿足先進(jìn)陶瓷制備過程中出現(xiàn)的R益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、日益縮短產(chǎn)品的更新周期、頻繁的產(chǎn)品試制和改型等。快速無模成型技術(shù)的出現(xiàn)，徹底去除了模具對(duì)陶瓷制備的限制，大大縮短了產(chǎn)品的制備周期，使先進(jìn)陶瓷的產(chǎn)業(yè)化看到了兆明的發(fā)展前景。



    快速無模成型又稱快速成型(rapid protoiyping．RP)或無模成型(solidfreeform fabrication，SFF)，是20世紀(jì)90年代初借助集成制造的概念提出的一種全新的陶瓷成型方法。快速無模成型的基本原理與過程是：直接利用計(jì)算機(jī)CAD設(shè)計(jì)結(jié)果，將復(fù)雜的三維立體構(gòu)件經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件切片分割處理，形成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的像素單元文件，然后通過類似計(jì)算機(jī)打印輸出的外部設(shè)備，將要成型的陶瓷粉體快速形成實(shí)際的像素單元，一個(gè)一個(gè)單元疊加的結(jié)果即可直接成型出所需要的三維立體構(gòu)件。與傳統(tǒng)成型方法相比，快速無模成型技術(shù)具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：
    ①成型過程中無需任何模具或模型參與，使生產(chǎn)過程更加集成化，制造周期縮短，生產(chǎn)效率得以提高。
    ②成型體幾何形狀及尺寸可通過計(jì)算機(jī)軟件處理系統(tǒng)隨時(shí)改變，無需等待模具的設(shè)計(jì)制造，大大縮短新產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間。特別是當(dāng)零件的形狀、要求和批量改變時(shí)，無需重新設(shè)計(jì)、制造安裝專用模具，僅改變CAD模型，重新調(diào)整和設(shè)置參數(shù)即可制造新零件，從而降低了生產(chǎn)成本：
    ③由于外部成型打印像素單元尺寸可小至微米級(jí)，因此可制備用于生命科學(xué)和小衛(wèi)星的微型電子陶瓷器件，以及其它任意復(fù)雜的原型或零件。特別是零件的復(fù)雜程度、大小對(duì)成型工藝難度、成型質(zhì)量、成型時(shí)間的影響不大，在小批量或單件生產(chǎn)上具有傳統(tǒng)成型方法所不具備的優(yōu)勢(shì)。
    由于快速無模成型技術(shù)具有以上優(yōu)點(diǎn)，因此自出現(xiàn)以后就發(fā)展極為迅速，到目前為止已有十幾種之多，在高分子等行業(yè)已經(jīng)形成了多種商業(yè)化應(yīng)用，但該技術(shù)在先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域的研究開展相對(duì)較晚，許多問題需要進(jìn)一步深入研究。比較典型的陶瓷快速無模成型工藝有選擇性激光燒結(jié)(SLS)、噴墨打印成型(IJP)、分層實(shí)體成型(LOM)、熔融沉積成型(FDC)、立體光刻成型(SI-)等