铝基碳化硅是把碳化硅颗粒均匀分散在铝合金基体中形成的新型复合材料。其密度仅3.0–3.2g/cm³，比钢轻近六成、比钛合金轻三成，兼顾金属韧性与陶瓷高性能，称得上是轻量化、散热、热稳定三不误的关键材料，因此它已经成为航空航天、电子封装、新能源汽车等领域不可缺少的核心材料。 本届TCT亚洲展，乾度高科将携核心设备与该材料的3D打印实物样件亮相。 核心优势：轻量化、散热、热稳定 在热学性能上，AlSiC的热导率一般在170–250W/(m・K)；线热膨胀系数可在6.5-12×10⁻⁶/K范围内调控。能和芯片、陶瓷基片实现良好的热匹配，减少热疲劳失效，甚至可直接贴装功率芯片；它的导热率是可伐合金的十倍，散热效率极高，能显著提升元器件可靠性。作为复合材料，它的性能可按需定制，实现真正意义上的 “量体裁衣”，这是传统金属或陶瓷材料难以做到的。 在轻量化方面，它的材料密度大约3.02g/cm³，比钛合金轻约30%，不到Cu/W的1/5，非常适合航空航天、便携设备等对重量敏感的场景。 在力学性能方面，它的抗弯强度可达500MPa；比刚度在电子材料中处于顶尖水平，是铝的3倍、W‑Cu和可伐合金的5倍、铜的25倍，抗震性优于陶瓷，在航天、汽车等振动恶劣的环境中极具优势。 铝基碳化硅样件 性能可设计，按需定制 铝基碳化硅的一大亮点是性能可设计性强。通过调整SiC颗粒的体积分数、粒径、配比、分布形式，以及更换不同牌号的基体铝合金，就可以对热膨胀、导热、强度、模量等关键指标做定向优化，以此适配不同的使用场景。按照SiC增强相体积分数划分： 低于25%为低体分，保留了铝合金较好的韧性与加工性，侧重提升模量、强度与抗疲劳性，多用于承载结构件； 25%–45%为中体分，模量、硬度、热膨胀特性更优，强度依旧很高，可作为结构功能一体化材料； 50%–80%为高体分，模量更高、热膨胀更低，导热能力往往优于铝合金，多用于电子封装等散热与功能件。 AlSiC针翅式IGBT散热器，来自网路 传统工艺遭遇瓶颈 因为铝基体和SiC颗粒热膨胀系数差距较大，材料在制备、热处理冷却过程中，容易产生复杂的残余应力，会对性能和尺寸稳定性造成影响。 此外，粉末冶金、铸造等传统路线，面对硬度高达9.2莫氏的碳化硅，在加工复杂结构件时极易崩边、开裂，成品率很低。生产周期动辄数周甚至数月，跟不上现代制造业的快速迭代需求。复杂流程加上低良品率，让成本居高不下，价格达到常规铝合金的数倍甚至几十倍，极大限制了普及。同时，传统工艺无法一体成型复杂内部结构，很多创新设计都因工艺限制无法落地。 碳化硅及其复合材料的研磨加工 乾度高科3D打印解决方案 针对这一行业痛点，乾度高科推出自主研发的CeraStation 160与CeraLab P60陶瓷3D打印机，专门适配碳化硅坯体打印。 CeraStation 160面向科研与工业化量产，成型尺寸160×100×200mm（长×宽×高），横向曝光分辨率62.5μm，Z 向重复定位精度±1μm，批量打印效率提升40%，可轻松实现高精度、大尺寸复杂结构成型。 CeraLab P60则针对研发与小批量试制，成型尺寸64×40×100mm，横向曝光分辨率50μm，配备抗干扰控制系统与开放式材料开发模块，适合快速打印精细结构，支持材料与工艺快速迭代。 除此之外，乾度高科还掌握核心浆料制备技术，将碳化硅粉体与光敏树脂按专属配方混合，制备出低黏度、高固相含量的专用打印浆料，固相体积分数可达 40%–55%，为高精度稳定打印打下坚实基础。 刚打印完成的SiC坯体中含有大量光敏树脂，必须经过高温脱脂处理。通过高温炉分段控温加热，去除有机物、释放残余应力，得到结构适配的多孔碳化硅骨架，为后续熔渗做好准备。乾度高科与科研机构合作优化工艺参数，采用阶梯式升温方案，最大程度降低坯体变形、开裂风险。 脱脂后的骨架放入熔渗炉，将铝合金熔融后，依靠毛细作用使铝液充分填充骨架孔隙，最终得到致密均匀的AlSiC制件。乾度高科对温度、压力、保温时间等关键参数精准把控，保证铝液与SiC骨架充分结合，产品抗弯强度超500MPa，热导率稳定在170W/m・K 以上。 和传统工艺相比，乾度高科3D打印方案的优势十分明显：生产周期从数周数月压缩到几周，效率提升数倍；制件致密度、均匀性、力学与导热性能更稳定；3D打印大幅减少后续机加工，数字化无模生产降低模具成本与材料浪费，整体成本下降60%以上。 目前，这套技术已在多个领域积极开展产业化应用：航空航天方面，所定制的结构件经拓扑优化后，轻量化率达35%，保证光学器件在极端温差下稳定工作；电子封装领域，为电力电子企业生产的微通道IGBT基板，散热能力比传统铜基板提升40%以上，重量减轻60%，成本降低30%。 光固化工艺制备铝基碳化硅件 2026年3月17—19日，上海TCT亚洲展即将拉开帷幕。乾度高科将携旗下 CeraStation 160、CeraLab P60两款陶瓷3D打印设备，以及铝基碳化硅打印件亮相本次展会。现场观众可以直观地体验设备强悍的性能，近距离观察高精度、复杂结构的打印件品。 乾度高科的技术专家也会在现场向大家讲解技术原理、完整工艺流程以及应用案例。不管是从事科研工作的专业人士，还是关注前沿技术的爱好者，都非常值得来现场看一看。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#陶瓷 #3D打印

陶瓷3D打印虽然仍没有像金属、塑料那样实现大规模的应用，但在2025年仍然有一些可圈可点的突破。例如以特殊结构和后处理手段防止陶瓷部件易碎、以新的3D打印形式实现陶瓷部件制造，以及较为突出的新材料进展。 3D打印陶瓷超材料结构 陶瓷在压力存在易碎或断裂的风险，而德克萨斯州休斯顿大学的一个研究团队在2025年开发出了一种新的3D打印陶瓷结构，它能够在压力下发生弯曲但不会断裂。其核心方法是3D打印+特殊结构+涂层技术。 研究人员从折纸结构中获得了灵感，它一个重要特点是其可以从折叠状态扩展为特殊结构，而且这个过程可逆。他们首先采用基于SLA的陶瓷3D打印技术制造了具有折纸结构特点的二氧化硅基样品，在脱脂烧结之后，将该陶瓷部件在聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液中浸泡，使其表面覆盖一层厚度约75-100微米的涂层。PDMS则是一种具有超弹性的生物相容性硅橡胶。 静态和循环压缩测试表明，这种具有折叠形态和涂层处理的新结构具有非常好的柔韧性，即便在其最脆的方向上也保持了这一特点。 研究人员称，陶瓷零件在医疗保健、航空航天和机器人等领域应用广泛，虽然具有轻质、耐用的特点，但失效往往也是灾难性的。在这项新的解决方案中，折纸结构赋予了陶瓷零件的机械适应性，而聚合物涂层则提供了足够的柔韧性，防止了突然断裂。该成果有潜力拓展3D打印陶瓷的应用范围。 陶瓷水凝胶浸渍增材制造技术 2025年，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)以及瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员，都对借助浸渍水凝胶技术实现了陶瓷部件的3D打印成形（HIAM）进行了研究。 该技术实际上是将3D打印过程与陶瓷材料的制备过程进行了分离，首先使用3D打印技术制造所需形状的水凝胶聚合物，然后将其浸泡在目标陶瓷的金属盐溶液中，阳离子就会转移到水凝胶聚合物中，经过多次处理，水凝胶中的阳离子浓度得以大幅提升。随后对这种水凝胶结构进行煅烧，去除所有有机成分并将金属阳离子（即金属盐）转化为金属氧化物。 因为水凝胶材料的3D打印非常成熟而且简便，这种方案能够规避传统增材制造技术面临的一些挑战。笔者注意到，今年有多项关于该技术的研究发表。 LLNL的研究发现，水凝胶支架的配方以及用于注入水凝胶的金属盐会影响最终陶瓷部件的质量和形貌。例如，水凝胶对陶瓷部件的孔隙率影响显著，高浓度水凝胶配方可使陶瓷的宏观结构裂纹更少。金属盐的类型也会影响孔隙率和形貌，氯化物盐比硝酸盐能形成更致密的微观结构等。研究指出，只要前驱体原料得到充分优化，HIAM工艺就能成功制备出各种陶瓷材料。这项研究进一步加深了对陶瓷增材制造替代方法的理解。 3D打印深色陶瓷，用于高超音速领域 深色陶瓷是一种能够承受高超音速飞行巨大压力和条件的陶瓷材料，这种材料在极端大气条件下具有更强的抗降解和抗失效能力。然而，深色陶瓷（如碳化硅）的3D打印相比浅色陶瓷（如氧化铝）要困难。这是因为两者与紫外光的相互作用方式不同。 浅色陶瓷在使用光固化成形过程中，光线会通过反射和散射光线促使树脂发生交联反应，而黑色陶瓷因为会大量吸收光线，从而影响固化过程。 美国研究机构采用粘结剂喷射3D打印制造的碳化硅陶瓷 据报道，来自普渡应用研究所(PARI)的一个研究团队正在开发一种工艺，用于3D打印深色陶瓷复杂部件。该团队采用的3D打印工艺类型为DLP技术，从树脂材料、表面处理和打印性能等多个方面着手解决深色陶瓷固化所面临的挑战。该团队已利用深色陶瓷打印出多种形状的部件，包括用于高超音速飞机的尖锥体和半球体。不过，报道并没有指出其所谓的深色陶瓷的具体是哪一种陶瓷。 在该领域，国内团队其实要更为领先。2024年，乾度高科就宣布攻克了碳化硅深色陶瓷的3D打印成形难题，其具体方法是增加光源功率、延长曝光时间和通过调整感光剂等方法来提高黑色陶瓷的材料的光敏感性。奇遇科技也展示了其采用光固化3D打印的碳化硅陶瓷部件，而升华三维则展示了多所高校采用其挤出3D打印技术开展的碳化硅研究进展。 乾度高科为某卫星公司定制的碳化硅反射镜（外径大于500mm） 奇遇科技碳化硅陶瓷部件 升华三维3D打印的碳化硅反射镜 陶瓷3D打印技术正在经历从科研向应用爆发的转折阶段。本文讲述的三个转折案例，代表了科研界对提升陶瓷部件性能、新技术形式和难成形材料领域的探索，目的都是为了提升3D打印陶瓷的应用难题。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#陶瓷 #3D打印

近日，欧洲两项关于3D打印热交换器的消息引起了3D打印技术参考的特别注意。一则是空客与知名热交换器3D打印开发商Conflux合作，参与名为ZEROe的下一代商用飞机开发项目；另一则是由知名陶瓷3D打印技术开发商Lithoz参与的“TRIATHLON”重大科研项目，取得了阶段性成果。 这两则消息，均面向解决氢能作为航空动力的热管理问题，分别使用金属和陶瓷3D打印技术制造先进热交换器。 氢能动力下的散热要求 从长远来看，氢能有望成为推动航空业低碳转型的关键清洁能源，并有望为航空运输带来堪比新能源汽车对汽车行业的革命。为此，空客的目标是将氢动力商用飞机推向市场，并于2020年启动启动了一项名为ZEROe的项目；欧盟则从2024年发起了TRIATHLON项目（空客未参与）。 下一代航空器对热交换器提出了极致要求：必须在极低的重量和体积下实现极高的换热效率。同时，面对氢气的易泄漏特性和液氢的极低温挑战，热交换器必须具备万无一失的可靠性与安全性。 3D打印技术参考查询到，无论是将液氢转化为动力，还是管理电力系统产生的巨量废热，都离不开热交换器。它已从传统飞机的辅助角色，跃升为“热管理中枢”，其性能直接决定了飞机的效率、安全与可行性。 金属3D打印交换器，突破散热极限 Conflux是全球领先的采用3D打印技术开发热交换器的企业，它正通过一系列颠覆技术，为航空航天、汽车、半导体等高精尖领域提供前所未有的解决方案。 该公司首席执行官Michael Fuller表示，“我们与空客的合作标志着增材制造在可持续航空领域的应用迈出了重要一步。热管理是氢动力推进的核心事项，我们的专业知识正在助力这项技术从实验室走向飞行。”空客目前正在评估Conflux在1兆瓦以上燃料电池组件内的3D打印热交换器。 Conflux于2015年获得专利的首款热交换器设计。与传统制造的赛车热交换器相比，其散热性能提高了 3 倍，压降降低了 1/3，同时还具有其他令人印象深刻的改进。 根据2025年4月的报道，Conflux参与了澳大利亚AMSL Aeros氢动力垂直起降电动飞机的冷却系统的开发，该飞机的飞行距离可达1000公里。 传统制造无法实现的复杂几何形状和微观特征推动了3D打印热交换器的发展，翅片和薄壁设计可适应整个热交换器中不断变化的流体动力学。 热交换器的性能随着壁的变薄而提高。薄壁允许在不增加阻塞的情况下增加表面积，或者在不增加压降的情况下保持表面积并减小零件尺寸。薄壁也意味着较低的零件质量，这是许多客户的关键考虑因素。激光粉末床熔融技术可以制造厚度不到1mm的薄壁结构，使热交换器的性能提高成为可能。 采用微管芯的热交换器原型，采用该公司先进的构建参数开发 Conflux增材制造工程师Ian Fordyce博士强调，““对于高性能热交换器，我们一直在努力使壁和翅片尽可能薄，我们处理的厚度与粉末的粒径和激光光斑尺寸处于同一数量级。因此，小至10微米的误差对我们来说意义重大。这可能会减少我们可以放入热交换器中的翅片数量，并影响表面粗糙度并增加壁厚，所有这些都会降低热交换器的热性能。” 3D打印的紧凑型热交换器 Conflux 3D打印热交换器在汽车变速箱应用中的展示 AlN陶瓷热交换器，一种新选择 以上内容讲述的是金属热交换器，那么必须要使用金属吗？3D打印技术参考注意到，知名陶瓷3D打印技术开发商Lithoz于9月10日宣布正在开发和制造一种由氮化铝(AIN)制成的3D打印陶瓷热交换器，用于兆瓦级飞机的氢电推进系统。 氮化铝热交换器是未来氢动力系统的技术赋能者，将有助于航空业解决碳排放问题，提高系统效率和可持续性，同时减少维护成本并节省数十万欧元的成本。 Lithoz公司的氮化铝热交换器 为推动氢动力系统在航空领域的应用，欧盟发起了名为“TRIATHLON”的重大科研项目，核心目标是通过3D打印技术开发氮化铝陶瓷换热器，解决传统低温氢泵依赖问题，提升航空系统效率并降低成本。Lithoz是TRIATHLON项目的成员之一。 该创新应用由Ergon Research设计，基于热力学驱动的控制管理。它充分利用了Lithoz的LCM（基于光刻的陶瓷增材制造）CeraFab System 打印机和材料的精确度和可扩展性。 与传统的热交换器不同，TRIATHLON基于陶瓷的解决方案无需使用高能耗的低温氢泵。AIN因出色的热膨胀系数和导热率成为解决这些高性能组件热管理问题的理想材料，并实现了紧凑、轻量化的系统架构，这对于电气化航空至关重要。 Lithoz公司的AIN陶瓷3D打印样件 Lithoz的先进陶瓷已在航空航天工业和其他高应力领域得到验证。LCM打印的AIN具有出色的耐热性和机械性能，在低于600°C的温度下对氢的稳定性，可实现高精度、高表面积设计和卓越的导热性，确保在最小空间内实现最大的热交换——这对于下一代氢电系统都至关重要。 Lithoz首席执行官Johannes Homa 博士就该项目迄今为止取得的成功表示：“实现氮化铝的批量生产对航空航天业来说是一个重要的里程碑。这种材料开辟了目前其他公司无法实现的设计和应用可能性，将为航空业更绿色的未来做出了决定性的贡献。” 据了解，空客ZEROe飞机将配备由氢燃料电池驱动的电动螺旋桨推进系统，该系统通过化学反应将氢气转化为电能。该反应的唯一副产品是水，这意味着只要氢气是使用可再生能源生产的，整个过程几乎是碳中性的。飞机将配备四个螺旋桨，每个螺旋桨都由各自的燃料电池堆驱动。#增材制造 #3D打印 #热交换器 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

根据GRAND VIEW RESEARCH发布的报告，2024年全球3D打印陶瓷市场规模已达到9720万美元，预计在2025–2030年期间将以25.7%的复合年增长率快速增长。分区域来看，美国依旧引领北美市场，而亚太地区表现抢眼。其中，中国市场在亚太区域内居于主导地位，这得益于中国在研发方面的大力投入，尤其是在先进制造技术领域。 3D打印陶瓷市场规模和趋势 国外用户购买中国陶瓷3D打印机 回顾十年前，国内高校和科研院所在陶瓷3D打印设备与浆料配方方面高度依赖进口，核心技术几乎被海外企业垄断。 近年来，国家在高科技领域不断推动关键技术自主可控，推出减少对进口的依赖的“国产替代”政策，催生出一批像深圳奇遇科技有限公司这样的本土厂商的崛起。如今，奇遇科技凭借自主研发的陶瓷打印设备与配套浆料，已经实现了从“跟跑”到“并跑”、“领跑”的跨越，为中国乃至全球陶瓷增材制造提供了新的技术选择和应用方案。 奇遇科技售后团队为国内外高校及科研机构进行线上线下设备培训 作为陶瓷3D打印解决方案供应商，奇遇科技组建了以海内外博士为技术核心的研发团队，始终坚持技术创新和突破，提供从材料研发、打印设备、打印服务到烧结工艺的完整解决方案，不仅与国内清华大学、北京大学、中国科学院等顶尖高校科研机构达成深度合作，更与像新加坡国立大学、英国拉夫堡大学等国外重点院校建立合作关系，将自研的DLP陶瓷3D打印设备卖到了国外。 国产DLP陶瓷3D打印设备出口，是技术突破的体现，更是陶瓷3D打印行业产业链全球地位重塑的重要信号。据了解，与奇遇科技合作的国外重点大学对多家陶瓷3D打印品牌进行了长时间的调研，像新加坡国立大学就分别从浆料调配、打印精度、打印效率、烧结工艺等多个维度，要求品牌方邮寄微米级和纳米级的材料作为打印测试，进行了多轮考察。 奇遇科技能在层层筛选中脱颖而出，得益于企业多年来深耕技术以及持续创新。在国外企业将设备核心技术封锁且通过封闭式材料体系形成技术护城河的背景下，奇遇科技走上了陶瓷3D打印领域的自研之路，十年积淀，奇遇科技成功在陶瓷3D打印设备、陶瓷材料以及烧结工艺等方向取得重大突破，并在市场端获得广泛认可。 多类型设备，满足科学研究到工业生产需求 奇遇科技为满足不同场景的应用需求，研发了多款陶瓷3D打印装备： 1.三大系列七款机型，全场景适配； 2.工业级效率：超高速打印达700层/小时（氧化铝浆料约1400cm³/h），满足连续生产需求； 3.超稳成型：自研正置成型技术 + 双刮刀循环系统，极大提升了先进陶瓷打印成功率，加快研发进程； 4.材料无界：最高支持100Pa·s高粘度浆料，满足更多的材料研发需求； 5.精密可控：最高光学精度可达25μm，适配精密模具、航空航天等微结构需求。 工业级设备打印效率示意图 打印效率案例展示 4种9类陶瓷浆料：材料矩阵非常丰富 目前奇遇科技标准化材料有氧化铝、氧化锆、碳化硅和羟基磷灰石，光固化树脂。博士研发团队经过上万种配方测试，成功研发出4种9类陶瓷浆料，可满足打印不同尺寸、不同精度要求的陶瓷样品，打印成功率高，收缩率可控。已验证的光固化个性化定制材料超30种（如下表），并成功助力客户在医疗、航空航天、汽车等领域实现研发技术突破。 奇遇科技的标准化材料 部分已验证的光固化材料 精密烧结工艺，保障陶瓷件力学性能优异 烧结直接影响到打印件的力学性能和结构稳定性。通过多年的研究与实验，奇遇科技成功优化了3D打印陶瓷的烧结温度、气氛和时间等关键参数，开发了超过10种针对不同陶瓷材料的烧结工艺。这些工艺涵盖氧化铝、氧化锆、碳化硅、羟基磷灰石、锆钛酸铅等材料，大大提高了烧结成功率。目前，氧化铝最大可打印且烧结不开裂的实心样品尺寸为：φ20*80mm与φ40*40mm，充分体现奇遇科技DLP光固化陶瓷3D打印在大尺寸厚件方面的烧结实力。 氧化铝实心圆柱（已烧结） END 随着全球增材制造行业的快速发展，中国陶瓷3D打印市场正迎来前所未有的机遇与挑战。GRAND VIEW RESEARCH数据预测，2032年全球陶瓷3D打印市场规模预计达38685万美元，中国则是其中的关键增长点。奇遇科技等本土企业的崛起，标志着中国在陶瓷3D打印领域逐渐打破技术封锁，行业格局正被重塑。这一进程不仅意味着技术水平的提升，更代表着中国在全球陶瓷3D打印产业链中的崛起。#陶瓷3D打印

近期，江苏乾度智造高科技有限公司与清华大学、西安交通大学等开展的科研合作取得阶段性进展，双方联合部署的CeraStation 160与CeraLab P60 陶瓷3D打印设备已完成技术验收并正式投入科研应用。这标志着国产高端陶瓷增材设备在先进陶瓷、生物医疗、航空航天等多领域的科研适配性获得顶尖高校实验平台认可。 01 高校科研适配方案 针对不同层级科研需求，乾度高科构建梯度化设备体系： ■ CeraStation 160工业级设备：搭载下沉式面曝光技术（自主研发专利号：ZL202010899560.0），可实现最大160×100×200mm成型尺寸，批量打印效率提升40%，特别适合高校产学研结合的工程化验证场景； ■ CeraLab P60桌面级设备：内置抗干扰控制系统与开放式材料开发模块，支持30分钟内完成长度60mm样件打印，满足实验室快速迭代需求。 CeraStation 160 CeraLab P60 02 全周期科研护航 乾度高科为高校用户构建"设备+工艺+数据"三位一体支持体系： √ 预研阶段：配置材料专家团队协助浆料适配，已建立碳化硅/羟基磷灰石等多类特种材料工艺数据库。 √ 运行阶段：驻场工程师开展定制化培训，提供参数优化方案。 √ 维护阶段：远程诊断系统+季度巡检服务，确保设备用户使用无优。 03 材料开发拓展 当前技术矩阵已覆盖： 乾度高科持续为高校科研团队保留设备接口拓展空间，通过开放式架构支持： √ 第三方设备接入 √ 工艺参数云端共享 √ 实验数据区块链存证 乾度高科期待与更多院校共建联合实验室，在先进陶瓷、生物医疗等前沿领域开展深度合作。目前我们已与国内多所双一流高校建立设备联合开发机制，通过定制化改造满足特殊科研需求。欢迎留言获取更多产品及技术资料。

陶瓷增材制造技术在近年来取得了显著进展，其中光固化成型技术因高精度和高表面质量的特点，在航空航天、牙科等领域备受关注。然而，陶瓷光固化3D打印工艺中的热脱脂环节因需去除高体积分数（40–60 vol%）的有机粘结剂，通常耗时长达20-100小时，成为限制其广泛应用的主要瓶颈。此外，传统热脱脂过程的高能耗进一步增加了生产成本。 3D打印技术参考注意到，针对这一问题，美国德克萨斯大学达拉斯分校的研究团队于近期提出了一种超快热脱脂工艺（UFTD），成功将脱脂时间缩短至30分钟内，并显著降低了能源消耗。这一突破性成果为陶瓷增材制造的工业化应用提供了新的可能性。 君璟科技光固化陶瓷3D打印过程及产品 一. 技术背景与挑战 陶瓷光固化3D打印工艺将含有高固含量陶瓷颗粒的树脂浆料形成生坯，随后需通过热脱脂去除有机成分并进行烧结。传统热脱脂过程需要缓慢加热，才能充分将粘结剂分解产物扩散和逸出，避免因内部压力积累或温度梯度引起开裂。然而，长时间的脱脂过程不仅增加了制造周期，还导致能源效率低下。此外，陶瓷生坯的高孔隙率（40–60%）进一步加剧了热传导的不均匀性，限制了快速脱脂的实现。因此，如何在保证材料性能的前提下实现高效脱脂成为亟待解决的关键问题。 a、b. 常规热脱脂与超快热脱脂（UFTD）相比 c.打印零件 二. 超快热脱脂工艺的核心创新 研究团队提出的UFTD工艺通过结合真空热解与多孔石墨毡的快速加热技术，显著提升了脱脂效率。其核心创新点包括： 1. 真空环境下的热解机制：传统热脱脂依赖氧化反应去除粘结剂，需在空气中缓慢升温以避免局部过热。UFTD则在真空环境中通过热解分解粘结剂，消除了氧气对反应的限制，同时真空条件降低了气体压力，加速分解产物的逸出，从而缩短脱脂时间。 2. 快速加热与热传导优化：利用石墨毡作为加热元件，通过焦耳效应实现高达90°C/s的升温速率。石墨毡的低热容特性允许快速升温和冷却，结合真空环境下的辐射与传导传热，显著提高了热传递效率。 3. 动态压力反馈控制：通过实时监测真空腔内的压力波动，闭环控制系统能够动态调整加热参数（如温度步长和保温时间），确保不同尺寸或粘结剂含量的样品均能实现均匀脱脂。 超快热脱脂工艺：（A-C）在室温、中间温度（~1050°C）和高温（~1400°C）下拍摄的照片（D）通过UFTD烧结3YSZ复杂几何形状（E）UFTD脱脂机制示意图 三. 实验设计与结果验证 研究团队以氧化钇稳定氧化锆（3YSZ）为模型材料，通过DLP技术3D打印生坯，并对比了传统热脱脂（CS）与UFTD工艺的效果。实验采用定制的真空加热装置，设定多阶段升温曲线（总时间<30分钟），包含115°C-535°C的阶梯式保温步骤以及1450°C的最终烧结阶段。通过热重-差示扫描量热分析，确定了粘结剂分解的关键温度区间，并据此优化了UFTD的加热程序。 （A）打印生坯的DSC/TG曲线（B）为传统工艺设计的粘结剂燃尽和烧结时间表 （A） UFTD工艺中热脱脂（和烧结）三个检查计划（B） 每个脱脂计划的计算总能耗 实验结果表明，UFTD工艺在脱脂时间（缩短40–200倍）和能源消耗（降低3,500倍）方面均实现了数量级的改进。与传统工艺相比，UFTD处理的样品在密度（相对密度约95.6%）、孔隙率（4.2–4.4%）及质量损失（22.1%）等关键物理参数上表现出高度一致性，且标准偏差显著降低，表明其工艺重复性更优。扫描电子显微镜分析显示，UFTD样品表面无裂纹，微观结构完整，但晶粒尺寸（1.3–1.7 μm）较传统工艺（0.4 μm）更大，这归因于快速升温过程中晶界迁移的增强。尽管如此，维氏硬度测试表明，UFTD样品（14.8–15.5 GPa）与CS样品（16.0 GPa）的力学性能无统计学显著差异，验证了其实际应用的可行性。 四. 机理分析与工业潜力 UFTD工艺的快速脱脂机制可通过热力学与动力学因素解析：真空环境降低了分解产物的逸出阻力，而石墨毡的高效传热避免了传统炉体热容大导致的升温滞后。此外，真空条件促进了氧化锆中氧空位的形成，增强了原子扩散与晶界迁移，从而在快速烧结中实现了致密化。尽管晶粒粗化可能影响材料的长期稳定性，但其对硬度的微弱影响（降低3–7%）表明UFTD工艺在保持力学性能方面具有显著优势。 （A）控制样品（CS）和超快脱粘（UFTD）样品的孔隙率和（B）收缩和质量损失 烧结样品的微观结构：（A-C）CS、UFTD-30和UFTD样品的SEM表面形貌；（D-F）显示晶粒结构细节的高倍SEM图像 从工业应用角度看，UFTD工艺的突破性进展不仅大幅缩短了制造周期，还显著降低了能源成本。例如，传统工艺的脱脂与烧结总能耗约为457 MJ，而UFTD仅需116.7 kJ，效率提升超过3000倍。这一技术尤其适用于需要快速周转的高精度陶瓷部件制造，如牙科修复体、微电子器件或定制化工业模具。此外，UFTD的通用性设计（如动态压力反馈）为其他陶瓷材料（如碳化硅、氧化铝）的快速脱脂提供了可扩展的技术框架。 奇遇科技陶瓷3D打印产品 五. 结论与展望 本研究通过创新性地整合真空热解、快速加热与动态控制技术，成功开发出适用于陶瓷光固化3D打印工艺的超快热脱脂方法。UFTD工艺在30分钟内完成脱脂，显著提升了生产效率和能源利用率，同时保持了与传统工艺相当的力学性能。这一成果不仅为陶瓷增材制造的工业化应用扫除了关键障碍，还为多材料体系与复杂结构的快速制造提供了新思路。 未来研究可进一步探索UFTD工艺在不同陶瓷体系中的适用性，优化晶粒尺寸控制策略，并评估其在极端环境（如高温或腐蚀性介质）下的长期性能稳定性，以推动其在更广泛领域的应用。 参考资料：Single-Step Thermal Debinding for Ceramics Vat Photopolymerization in Less Than 30-Minutes 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

3D打印技术参考于近日注意到，一款直径达0.6米的碳化硅遥感卫星反射镜成功使用3D打印技术制造，并完成了光学加工和镀膜，性能通过用户测试。该事件标志着采用光固化3D打印技术制造SiC陶瓷的技术路线成功得到验证，也标志着国内在大尺寸陶瓷3D打印应用方面取得重大进展。据 了解，此次打印项目采用了乾度高科 “米级”高精度光固化陶瓷 3D 打印机。 遥感卫星反射镜是卫星光学系统中的关键部件，随着卫星技术的不断进步，对反射镜的要求越来越高。碳化硅（SiC）材质因其具有优异的机械性能、热稳定性和光学性能，成为制造高性能遥感卫星反射镜的重要材料。传统制造碳化硅反射镜的过程复杂，存在加工误差大、材料浪费严重、复杂结构难以制造、成本高、周期长等多方面挑战。而3D打印技术为碳化硅反射镜制造提供了革命性的技术方案，尤其在复杂设计、形状优化以及生产周期和成本控制方面。 乾度高科大尺寸陶瓷光固化解决方案 接下来，3D打印技术参考将介绍，该大尺寸碳化硅遥感卫星反射镜的制造过程。 SiC反射镜光固化3D打印制作流程 光固化3D打印SiC反射镜的制作流程包括原料准备、3D打印、后续处理、性能评估与检测以及成品制备与应用等多个步骤。 1. 材料选择 光固化3D打印的碳化硅反射镜通常采用碳化硅陶瓷粉末和光敏树脂的复合材料。需要 确保碳化硅粉末能够在树脂中均匀分布； 树脂必须对紫外光有较强的反应能力，能在短时间内固化； 材料在光固化后需要经过高温处理（烧结），确保最终制品的力学性能和热稳定性。 常见的光固化树脂包括环氧树脂、丙烯酸树脂等，这些树脂能够与碳化硅粉末良好结合，并能在紫外光照射下快速固化。 2. 3D打印机选择 为保证反射镜的高精度，选择合适的光固化3D打印机至关重要。乾度高科针对碳化硅材料光固化3D打印的难点开展了长期研发，专门为高固含量陶瓷浆料高精度成型开发了桌面级和工业级3D打印机。打印过程中，使用柔性刮刀和光强补偿技术来确保浆料的均匀分布与固化，实现了高固含量纳米碳化硅材料的高精度打印成型。 在此次0.6米SiC陶瓷遥感卫星反射镜的制备中， 乾度高科利用了其“米”级陶瓷3D打印装备。该设备可实现1200×900×500mm大幅面打印，将助力碳化硅陶瓷的应用领域将进一步扩展，提升碳化硅陶瓷3D打印的精度和效率，同时降低成本。 使得更加复杂和精细的结构成为可能，进而推动新的设计和应用的出现。 3. 后处理：脱模与烧结 打印完成后，需要将打印件从打印平台上取出，并进行必要的清洗，去除表面未固化的树脂。 由于打印件中含有大量光敏树脂，必须进行脱脂处理。 这一过程通常通过在高温炉中加热进行，去除树脂的有机成分，准备进行烧结。 经过脱脂处理后，反射镜进入烧结阶段。将打印件在高温炉中加热至碳化硅的烧结温度，通常在1600-2000℃之间。烧结过程将使碳化硅粉末相互结合，形成致密的陶瓷结构。烧结时要控制升温速度和保温时间，以避免反射镜因应力不均而发生变形。 4. 表面处理与抛光 烧结后的反射镜表面往往较为粗糙，需进行进一步的机械抛光或化学抛光处理，以提高其表面光滑度和光学性能。由于遥感卫星反射镜对表面精度要求极高，通常需要进行多次抛光，确保反射镜表面具有足够的光学反射能力。 SiC反射镜光固化3D打印关键技术难点 采用光固化3D打印技术能够制造极为精细且复杂的几何形状，但其在陶瓷3D打印方面具有多方面的加工挑战。 首先是材料均匀性控制。碳 化硅粉末和树脂的混合均匀性直接影响打印件的质量。粉末的粒径、分散性以及树脂的粘度等参数需要精细调控。 其次是烧结过程中的控制。烧结过程中温度控制至关重要，过快的升温或不均匀的温度分布容易导致反射镜变形或开裂。 第三是表面光滑度，反射镜的表面光滑度对于卫星的观测精度至关重要。高精度的抛光工艺和表面处理技术需要在制造过程中精细把控。 国内外多家研究机构预测，碳化硅陶瓷3D打印技术的未来应用前景非常广阔，涵盖了航空航天、汽车、电子、医疗、能源、环境等多个领域。 随着3D打印技术的持续进步，特别是在精度、速度和成本控制方面的提升，碳化硅陶瓷将逐渐成为多个高科技领域的核心材料之一。 未来，随着技术的成熟，碳化硅陶瓷3D打印将在各行各业的高性能部件制造中发挥越来越重要的作用。

陶瓷以其较高的机械强度和硬度、良好的化学稳定性以及优异的声光电磁热等特性，被广泛应用于化工、机械、电子、航空航天和生物医学等领域。传统陶瓷制造工艺通常将陶瓷粉末和粘结剂等混合，通过注射成型、模压、流延、凝胶注模等方法制成所需形状。制得的生坯再经过高温脱脂和烧结等工艺进一步致密化。但传统制造工艺需要模具、整体生产周期较长，且无法成型具有高度复杂结构的陶瓷零件。此外，由于陶瓷具有极高硬度和脆性，使其加工异常困难。而3D打印技术具有智能、无模、精密、高复杂度的制造能力，为陶瓷零件制造提供了全新思路。 陶瓷3D打印技术及应用材料 根据不同的陶瓷3D打印成型原理，可分为基于挤出成型原理的线材熔融沉积造型技术（FDM）、粉末挤出打印技术（PEP）和浆料直写技术（DIW）；基于光敏聚合成型原理的立体光固化技术（SLA）、数字光处理技术（DLP）和双光子聚合技术（TPP）；基于粉末粘接成型原理的喷墨打印技术（IJP）和三维印刷技术（3DP）；基于粉末烧结成型原理的选择性激光烧结技术（SLS）和选择性激光熔化技术（SLM）。 ▲陶瓷3D打印技分类术 ▲陶瓷3D打印技术细节对比 而陶瓷3D打印材料则可分为粉末、颗粒、浆料和线材。 主要有氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氮化硼、TCP、羟基磷灰石等。 陶瓷3D打印在航空航天、核能、半导体制造、医疗植入、光学传感及高温耐磨件等领域都有着非常广泛的应用。 ▲采用PEP工艺制备的不同陶瓷材料应用样品 @升华三维 PEP与DLP的技术特点及差异 本文选择DLP与PEP两种不同陶瓷打印工艺进行梳理，旨在充分挖掘不同技术潜力，形成优势互补，探寻应用增长点。严格来说，3D打印仅仅是陶瓷零件制造工艺中的一个成形过程。最终零件性能还要有赖于材料制备和脱脂烧结等工艺。为了获得更高零件性能，可能还需要跟后处理工艺（如渗透和等静压）等结合起来。而基于光敏聚合成型的3D打印技术在成型精度、零件表面质量和机械性能等方面均表现出较大优势，因此通常被认为是各种陶瓷3D打印工艺中具有广阔前景的一类工艺。 目前在市面上出现的商业化陶瓷3D打印设备中，主要以DLP打印机的的应用较为普及。其在设备成本及制备精密陶瓷件方面相比SLM等需要高能量激光器的设备都具有显著优势。而PEP则是由升华三维推出的一种3D打印结合传统烧结工艺的间接增材技术，其发挥了3D打印灵活成型与传统粉末冶金成熟后处理工艺优势，通过3D打印机制备复杂结构形状，再通过脱脂烧结工艺进行后处理，最终获得致密且性能一致性好的陶瓷结构件。DLP与PEP都具有其独特的优势，但也存在着明显的差异点，主要体现在： DLP与PEP的技术的差异点 成型原理：PEP技术基于粉末挤出，而DLP技术基于光固化，两者在成型原理上存在本质区别； 材料选择：PEP技术可适用于金属和陶瓷粉末材料，DLP技术则适用于以光敏树脂材料作为基料，可选择的材料有限； 成本和维护：PEP技术设备成本较低，维护方便，而DLP技术可能需要更复杂的光源和光学系统，维护相对复杂； 打印速度和精度：PEP采用点-线-面方式成型，而DLP技术采用数字光逐层固化方式成型，在打印速度和精度上具有优势，特别适合精细细节的打印； 应用范围：PEP技术适合复杂形状的大尺寸陶瓷结构件制造，DLP技术则更适合精细结构陶瓷部件的快速制造。 PEP在陶瓷3D打印的应用优势及前景 不同路线的陶瓷3D打印技术在应用侧重点也会存在不同。如使用IJP和3DP适合制造致密或多孔陶瓷零件，DIW和FDM工艺则适用于打印镂空点阵陶瓷结构。DLP技术在细微结构、尺寸精度和表面质量方面表现优异，适合对这些特征要求较高的应用，如在齿科、电子器件、首饰、玩具等都具有应用优势。而PEP技术在成本效益、材料适应性、和与传统工艺契合方面更具优势，特别适合如深色陶瓷材料（如碳化硅、氮化硅）的大尺寸结构件的增材。不过需要补充说明的是，应用场景除了成型技术的影响外，材料才是关键，不论哪种技术路线，最终都可以定义成是在为不同陶瓷材料的应用场景提供工艺支持。 ▲PEP制备轻量化设计的碳化硅反射镜烧结件 @升华三维 ▲采用PEP工艺制备的大尺寸碳化硅反射镜成品 @上海硅酸盐所 PEP技术在大尺寸的高性能结构陶瓷、内部多孔复杂结构陶瓷和陶瓷基复合材料等应用开发方面独具优势。此外，PEP技术的一个显著特点是在于能够灵活地使用各种陶瓷粉末原料，有望在航空装备、空间技术、核工业、国防、光伏半导体、生物医疗等领域的更多陶瓷材料上得以深度开发和应用拓展。尽管打印件表面光洁度有限，但精度低和表面质量低等缺点在生物陶瓷支架应用方面，也许可能转变为对这些部件有利的结构特性。 PEP技术目前已在空间反射镜、高温炉具、热交换器、晶圆载具、天线罩、过滤催化器、人工骨等陶瓷应用方面有着较成熟的案例。同时PEP技术因其绿色环保和可持续发展的特性，有助于减少能源消耗和环境污染，符合当前制造业的环保趋势，市场潜力巨大。

氮化硅陶瓷具有硬度大、强度高、热膨胀系数小、高温蠕变小、抗氧化性能好、热腐蚀性能高、摩擦系数小等诸多优异性能，是综合性能最好的结构陶瓷材料之一，在航空航天、半导体、医疗等领域具有重要应用价值。 3D打印技术的快速发展为复杂结构的氮化硅陶瓷零件制备提供了新的思路和机会，特别是DLP光固化3D打印技术，凭借其高分辨率、高效率快速成型，是制备氮化硅陶瓷零件重要的技术途径。 氮化硅陶瓷3D打印的难点 然而，氮化硅陶瓷的3D打印的并不容易。在材料方面，氮化硅属于“深色陶瓷”，其纳米颗粒具有高折射率，难以引发光敏树脂单体的交联聚合反应；此外，氮化硅陶瓷粉末与光敏树脂的混合浆料在制备过程中需要达到高固含量，才能确保打印件的强度和精度。然而，高固含量的浆料往往流动性较差，给打印过程带来挑战。 在打印过程中，需要确保浆料的均匀分布，以避免打印件出现缺陷。这要求打印设备具有高精度和稳定性。脱脂和烧结是氮化硅陶瓷3D打印过程中的关键步骤。脱脂过程中，生坯件中的树脂需要完全排出，以避免烧结时出现裂纹。然而，对于厚度大、结构密实的生坯件，树脂难以完全排出，容易造成烧结裂纹。然而，氮化硅陶瓷的烧结温度较高，且烧结过程中容易产生热应力，导致陶瓷件开裂或变形。 目前，能够用于氮化硅陶瓷3D打印的设备相对较少，且价格昂贵。这限制了氮化硅陶瓷3D打印技术的普及和应用范围。 乾度高科3D打印的氮化硅陶瓷 高性能氮化硅陶瓷3D打印取得突破 3D打印技术参考注意到，日前乾度高科在高性能氮化硅陶瓷光固化3D打印技术制造方面取得了显著进展。 乾度高科针对氮化硅材料光固化3D打印的难点开展了长期研发，专门为高固含量陶瓷浆料高精度成型开发了桌面级和工业级3D打印机。打印过程中，使用柔性刮刀和光强补偿技术来确保浆料的均匀分布与固化，实现了高固含量纳米氮化硅材料的高精度打印成型。 材料的特性研究与浆料测试件 基于此技术，相关科研院所专家对氮化硅浆料配方不断地改进，提升固含量，优化浆料性能，最大限度地减少了生坯脱脂与烧结过程中可能引入的缺陷，测试结果表明打印氮化硅性能优异。 乾度高科陶瓷3D打印 氮化硅陶瓷3D打印过程及成品 氮化硅陶瓷3D打印过程及成品 通过3D打印机制备成型，再经过脱脂烧结工艺进行后处理，可获得最终致密和性能优异的结构件。 乾度高科利用“米”级陶瓷光固化3D打印装备，可实现1200×900×500mm幅面的打印，这一大幅面制造能力将助力氮化硅陶瓷的应用领域将进一步扩展，推动氮化硅陶瓷3D打印的精度和效率，同时降低成本。使得更加复杂和精细的结构成为可能，进而推动新的设计和应用的出现。 “米级”高精度光固化陶瓷3D打印机 未来应用潜力 乾度高科3D打印技术为氮化硅陶瓷复杂结构的制备提供了新的可能，使其在航空航天、半导体、医疗、汽车以及能源等多个领域展现出巨大的应用潜力。 在航空航天领域，3D打印的氮化硅陶瓷零件可以用于制造发动机部件、热防护系统等，承受极端温度和压力环境。在半导体行业，氮化硅陶瓷因其优异的绝缘性和耐腐蚀性，成为理想的晶圆支撑材料和封装材料。医疗行业则可以利用3D打印技术制造具有复杂结构的氮化硅陶瓷植入物，如牙齿、骨骼等，满足个性化医疗需求。此外，3D打印氮化硅陶瓷还在汽车和能源领域有重要应用，例如制造轻量化、高性能的汽车零部件和耐高温、耐腐蚀的能源设备部件。 氮化硅陶瓷应用领域（来自Additive manufacturing of silicon nitride ceramics: A review of advances and perspectives） END 市场预测，氮化硅陶瓷的全球市场将继续扩大。随着技术的进步和成本的降低，氮化硅陶瓷的应用将不再局限于高端市场，而是逐步渗透到更广泛的领域。 氮化硅陶瓷的3D打印技术预计在未来将展现出更广泛的应用前景，无论是在现有的应用领域还是新兴的市场需求中，都将发挥重要作用。随着技术的不断进步和市场的扩大，氮化硅陶瓷将成为一个重要的材料类别，对多个行业产生深远影响。

3D打印技术参考注意到，Additive Manufacturing Research近期发布了关于陶瓷3D打印行业的深度研究报告，该报告聚焦于该领域的迅猛增长趋势。据其“陶瓷3D打印市场与预测：2024-2032”研究显示，陶瓷3D打印市场预计到2024年将达到1.73亿美元，并预测至2033年，这一市场规模有望接近9亿美元，展现出强劲的增长潜力。   此份详尽的市场预测以Excel数据文件形式呈现，覆盖了长达10年的历史数据及未来8年的预测，全面剖析了陶瓷增材制造行业的各个方面。文件细分了包括光聚合、材料挤出、材料喷射及粘结剂喷射在内的多种工艺细分市场，并深入分析了供应商（OEM）、地域分布、材料类型及应用领域的详细情况。报告基于超过50000条数据线和250万个数据点的专业模型构建，确保了分析的广泛性和准确性。 除了丰富的数据支持，报告还融入了深入的书面分析及大量数据可视化内容，直观展示了陶瓷增材制造市场的巨大潜力与机遇。作为AM Research 3D打印市场数据产品系列的新增内容，该报告每年更新，与已有的核心聚合物、金属及多个垂直领域报告共同构成了全面的市场洞察体系。 陶瓷3D打印的迅速扩张得益于其在工业领域的广泛应用，特别是从传统的研发和电子产品细分市场向航空航天、医疗、工具制造等更广泛工业领域的转变。这一趋势预示着陶瓷增材制造技术正从实验性应用向大规模工业化生产迈进，为市场增长注入了强大动力。 3D打印陶瓷用于防弹产品制造 3D打印陶瓷用于航天卫星产品制造 霍尼韦尔涡轮叶片的陶瓷3D打印模具 陶瓷3D打印用于牙科 报告特别强调了陶瓷增材制造市场中的几项关键技术： 光聚合技术预计在2024年前占据66%的市场份额，尤其在航空航天和医疗领域表现强劲； 材料挤出和粘合剂喷射技术则分别占据21%和13%的市场份额，其中粘结剂喷射在工具制造领域尤为突出； 材料喷射技术虽处起步阶段，但在工具制造中已占据一定份额，并预期在牙科领域实现显著增长。 AM Research的报告还指出了陶瓷增材制造市场中的多个战略机遇，这些机遇由技术进步、工业采用率的提升及应用领域的拓宽共同驱动。对于陶瓷增材制造领域的公司而言，医疗和牙科、航空航天、工具及能源等行业均提供了巨大的发展空间，特别是在需要高精度、定制化及复杂耐用组件的领域。 乾度高科大尺寸光固化增材制造装备正在打印碳化硅部件 升华三维3D打印的碳化硅、氮化硅、氧化锆陶瓷 报告中提及的关键公司和组织包括Lithoz、Tethon3D、3DCERAM、Stratasys、ADMATEC、Voxeljet、ExOne、CONCR3DE、Xjet和WASP等，它们在推动陶瓷3D打印技术的发展与应用中发挥着重要作用。 很明显，这份报告并未涵盖中国在此方面的发展，但在该领域中国并不缺席，且也已取得较大成就，例如三帝科技、峰华卓立、升华三维、乾度高科、十维科技、君璟科技、奇遇科技等。注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.从砂型、陶瓷到金属！峰华卓立粘结剂喷射增材制造技术Formnext看点 2.从工程塑料到金属、陶瓷增材制造：志瞳科技Formnext看点 3.超越传统：3D打印为氮化硅陶瓷制造带来的革新与优势 4.增材制造——三大市场法则，深刻揭示市场内在脉动