基於選區激光燒結的陶瓷材料3D列印
陶瓷材料的直接3D成型一般採用以陶瓷漿料為原材料，使用選區激光燒結（SLS）完成素胚的製備，相關研究表明，其製件相對密度可以達到65%以上。但是，由於泥漿的特點，這種成型方式的效率非常低，其加工時間一般需要幾十個小時，不能充分發揮SLS技術的特點。近期，法國國家高等工業陶瓷研究院的研究者們採用SLS技術直接成型陶瓷粉末，並展開了相關的研究。
研究者們採用市售的陶瓷粉末為原材料(Imerys PC804B)，未添加任何粘結劑，使用PM100T SLS設備，進行了陶瓷製件的成型，其工藝參數和成形件如圖1所示。工藝實驗表明，當激光能量密度較高或者掃描間距較小時，陶瓷粉末在選區激光燒結過程中發生了嚴重的收縮變形。同時，當激光能量密度較低或者掃描間距過大時，會造成製件的緻密度較低，存在著較高的孔隙率。
圖1 SLS工藝參數與製件
圖2 陶瓷先驅體SLS製件
此外，研究者還對SLS製備的樣件進行了後處理，並研究了後處理條件對最終製件孔隙率和微觀形態的影響，如圖3所示。研究結果顯示，所得製件的最低孔隙率為33%，基本與採用泥漿為原材料的SLS製件類似，但依然高於傳統方式製備陶瓷製件的孔隙率。未來，可通過優化原材料配方及工藝參數進一步降低製件孔隙率。
圖3 製件微觀結構
參考文獻
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供稿單位：機械製造系統工程國家重點實驗室
