雖然技術(shù)陶瓷是高性能應用的理想選擇，但這些材料并不總是易于加工。使用陶瓷材料生產(chǎn)(chǎn)零件時(shí)的挑戰(zhàn)是保持每個(gè)零件的特性和質(zhì)(zhì)量。當增加產(chǎn)(chǎn)量或加工復雜幾何形狀時(shí)，可能會(huì )出現(xiàn)孔隙率、表面粗糙度和尺寸精度等問(wèn)題。

為了應對當今的這一挑戰(zhàn)，一些公司決定專(zhuān)注于陶瓷的3D打印，并展示陶瓷增材制造在復雜系列應用方面的可行性。在這些公司中，博世先進(jìn)陶瓷公司于2014年成立，隸屬于著(zhù)名的博世集團旗下的博世商業(yè)(yè)創(chuàng )(chuàng)新子公司，專(zhuān)門(mén)從事陶瓷增材制造的工業(yè)(yè)生產(chǎn)(chǎn)。博世先進(jìn)陶瓷的目標是彌合陶瓷部件原型制作與大批量工業(yè)(yè)生產(chǎn)(chǎn)之間的差距。

陶瓷增材制造對工業(yè)(yè)應用有哪些好處？

增材制造相對于傳統(tǒng)方法的優(yōu)(yōu)勢是眾所周知的。這些包括生產(chǎn)(chǎn)高度詳細和復雜的零件的能力、更靈活和優(yōu)(yōu)化的流程、將多個(gè)功能集成到單個(gè)組件中以實(shí)現(xiàn)更具創(chuàng )(chuàng)新性的產(chǎn)(chǎn)品設計的能力、更快的上市時(shí)間以及節(jié)省金錢(qián)和時(shí)間。但這還不是全部。

還需要注意的是，增材制造避免使用昂貴的模具，特別是對于小型復雜的零件。這也消除了較長(cháng)的交貨時(shí)間和高昂的制造和運輸成本。另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是陶瓷3D打印提供了靈活的制造能力，可以輕松適應不斷變化的設計和生產(chǎn)(chǎn)要求。

憑借上述諸多優(yōu)(yōu)勢，現(xiàn)在越來(lái)越多的公司受益于采用增材制造技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)陶瓷部件。這清楚地表明，這項技術(shù)不再局限于原型設計領(lǐng)域（有時(shí)人們錯誤地認為如此）。

關(guān)于這一點(diǎn)，博世先進(jìn)陶瓷公司首席戰(zhàn)略官Ashu Sharma認為，傳達這些好處非常重要，因為并不是每個(gè)人都意識到了這些好處，他補充道：“由于增材制造是一項相對年輕的技術(shù)，我們的許多客戶(hù)還沒(méi)有意識到它的所有好處。我們在技術(shù)會(huì )議上激勵我們的客戶(hù)，向他們展示如何利用這些優(yōu)(yōu)勢并最大限度地發(fā)(fā)揮技術(shù)的作用。?因此，迄今為止的挑戰(zhàn)是試圖讓盡可能多的人意識到陶瓷增材制造的潛力及其可能的應用范圍。

陶瓷增材制造在多個(gè)行業(yè)(yè)的應用案例

但這些優(yōu)(yōu)勢如何轉(zhuǎn)化為尖端零部件呢？我們要求博世先進(jìn)陶瓷為我們提供一些具體的用例示例。有趣的是，這項技術(shù)和材料確實(shí)可以適應各種各樣的應用和行業(yè)(yè)。

博世先進(jìn)陶瓷服務(wù)的市場(chǎng)各自面臨著(zhù)獨特的挑戰(zhàn)，需要定制的解決方案。其中包括醫(yī)療、半導體、能源、汽車(chē)和電子行業(yè)(yè)。該公司最近的項目之一是為一家醫(yī)療技術(shù)公司生產(chǎn)(chǎn)非常小而復雜的絕緣套管。該套管的設計目的是對腹腔鏡器械中的0.5毫米電線(xiàn)進(jìn)行電絕緣。挑戰(zhàn)在于生產(chǎn)(chǎn)最大外徑為1.3毫米且壁厚僅為90微米的部件。傳統(tǒng)制造方法幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的要求

3D打印技術(shù)使博世先進(jìn)陶瓷能夠通過(guò)快速改變設計和工藝參數(shù)來(lái)應對這一挑戰(zhàn)，從而改進(jìn)其制造方法。得益于Lithoz的光刻工藝，該公司能夠在一次打印過(guò)程中生產(chǎn)(chǎn)多達1,400件，一年最多可生產(chǎn)(chǎn)50,000件。該項目的成功還使得為患者實(shí)施創(chuàng )(chuàng)新且微創(chuàng )(chuàng)的腹腔鏡手術(shù)成為可能。

3.65mm插座采用氧化鋁制成，具有優(yōu)(yōu)異的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性。

陶瓷3D打印的另一個(gè)有趣的應用是為自動(dòng)化機器領(lǐng)域的領(lǐng)先者STIWA公司進(jìn)行的應用。在這種情況下，需要一種創(chuàng )(chuàng)新的點(diǎn)膠針。

通常，金屬分配針用于自動(dòng)化粘合劑制造工藝，以精確分配高粘度粘合劑。這些部件必須特別堅固且耐磨，因為生產(chǎn)(chǎn)停工可能會(huì )造成巨大的成本。博世先進(jìn)陶瓷為STIWA開(kāi)發(fā)(fā)了一種由技術(shù)陶瓷制成的替代劑量針，采用3D打印生產(chǎn)(chǎn)。

劑量針頭是在Lithoz打印機上用99.8%的氧化鋁打印的。該計量針的特殊之處在于其復雜的內(nèi)部幾何形狀：內(nèi)部錐體從幾毫米縮小到0.8毫米，具有復雜的曲率。傳統(tǒng)制造技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的幾何形狀。此外，制造工藝的高精度實(shí)現(xiàn)了極低的表面粗糙度，促進(jìn)了膠粘劑順利通過(guò)孔洞。

陶瓷針具有復雜的內(nèi)部幾何形狀。

最后，另一個(gè)可以從陶瓷3D打印中受益的領(lǐng)域是半導體。據(jù)博世先進(jìn)陶瓷公司介紹，一個(gè)成功的用例是制造一個(gè)200毫米寬的環(huán)(huán)形刀片，用于處理和處理來(lái)自盒式磁帶或處理室的晶圓。有趣的是，這個(gè)由超過(guò)99.8%的氧化鋁制成的部件，尺寸為250 x 200 x 3.5毫米，重量?jì)H為280克。部件內(nèi)部制作了一個(gè)連續(xù)的120毫米內(nèi)部通道，以允許氣體或液體流動(dòng)。

此外，與金屬不同，氧化鋁不會(huì )污染晶圓或損害半導體制造中的純度，從而大大降低了污染風(fēng)險。它的非反應性質(zhì)(zhì)，加上優(yōu)(yōu)異的耐化學(xué)性和耐高溫性，使其成為半導體環(huán)(huán)境的理想材料，可確保一致可靠的性能。對于此應用，博世先進(jìn)陶瓷使用了3DCeram打印機，這使得能夠一次性生產(chǎn)(chǎn)出具有出色密度和精度的大型環(huán)(huán)。

陶瓷增材制造使零件設計和生產(chǎn)(chǎn)具有可擴展性和靈活性。

這些用例凸顯了陶瓷增材制造對廣泛工業(yè)(yè)需求的變革潛力。通過(guò)為最苛刻的應用提供可靠、高質(zhì)(zhì)量的解決方案，這項技術(shù)正在成為游戲規(guī)則的改變者。與能夠支持從設計到全面生產(chǎn)(chǎn)的項目的專(zhuān)家（例如博世先進(jìn)陶瓷）合作，在當今的行業(yè)(yè)中具有顯著(zhù)的競爭優(yōu)(yōu)勢。

博世先進(jìn)陶瓷首席執(zhí)行官Sophie Berninger總結(jié)道：“通過(guò)掌握從設計迭代到最終組件的整個(gè)工藝鏈，我們已經(jīng)(jīng)將技術(shù)開(kāi)發(fā)(fā)出了原型階段之外，現(xiàn)在正在積極使用3D打印批量生產(chǎn)(chǎn)陶瓷組件，證明了增材制造對一系列行業(yè)(yè)的可行性和可靠性。生產(chǎn)(chǎn)具有復雜幾何形狀的高精度技術(shù)陶瓷的能力帶來(lái)了真正的優(yōu)(yōu)勢，包括縮短交貨時(shí)間、更有效地利用材料。隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)(fā)展，增材制造顯然將成為創(chuàng )(chuàng)新的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，幫助行業(yè)(yè)在快速變化的環(huán)(huán)境中保持競爭力。

編譯整理：3dnatives