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一种低成本高性能陶瓷增材制造工艺
发表时间:〖2019/5/23〗    浏览次数:〖137
    高性能陶瓷被认为是工业级快速成型的下一个前沿。近日,法国3D打印机经销商Multistation推出了全新的增材制造工艺Biocerawax——这是一种在Solidscape公司的DoD(Drop on Demand)高分辨率基于蜡材料的3D打印技术基础上开发的低成本生物陶瓷3D打印工艺。
  目前的行业中有几种方法可以实现高分辨率的陶瓷3D打印,不过其中大多数都是基于光固化过程的。例如Lithoz的LCM技术,或3DCeram和Prodways的基于DLP技术的陶瓷制造。而这次Multistation推出的Biocerawax工艺是由法国圣艾蒂安高等矿业学院(EMSE)开发的,主要是使用Solidscape的机器进行失模浸渍来制造复杂的晶格结构。
换句话说,这种失模浸渍是先用蜡制造,然后填满陶瓷,这些蜡会在窑炉的后处理过程中被融化掉,而陶瓷被烧结在一起。实际上这一技术与Lithoz和3DCeram的没有什么实质性的差距,只不过Biocerawax技术使用的是蜡质材料而非树脂,这样有助于在降低成本,但是对于零部件可能需要更为广泛的后处理。
 
到目前为止,生物陶瓷材料,如钙磷酸盐(CaP),主要通过传统陶瓷工艺制造(比如Multistation介绍的,粒子沥滤、相分离、气体发泡、亚克力模板复制、骨加工等)。但是该公司称这些传统的方法存在构建限制、内部不均匀和样本之间变化大等缺陷。这种构建过程标准化的缺失使得它们难以用于需要严格设计,并具有可重现性的生物实验。
如今一个可能的解决方案是将计算技术与增材制造(比如SLA、甚至SLM)结合起来,这样的工艺能够通过高水平的控制设计来克服这种几何上以及可重现性的限制。然而激光束技术不仅成本更高,而且仍然存在一些比较大的缺点,比如从一种生物陶瓷的相组成到另一个之间缺乏灵活性(尤其是对CaP),而且在后处理方面也存在问题,包括原料与支撑材料的去除。
  从另一方面,EMSE的David Marchat博士解释说,Biocerawax工艺可以解决上述大部分问题,并且确保相生物相容性的存在(不会诱发相位修改和留下有毒残留物),精确地复制各种自定义结构(例如最多只有5微米宽的通道等),而且它们的制造成本要比基于激光或者电子束的技术要低得多。
  Multistation在刚刚结束的法兰克福formnext展(2015年11月17日—20日)上展示了使用磷酸钙、羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2等生物陶瓷材料制造的模型。
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