陶瓷材料作為三大基本材料之一，因具有出色的物學性質及力學性能被廣泛應用于工業界中。但陶瓷材料加工難，成本高、耗時長等問題同時也限制了它的發展，工業中使用的陶瓷制品往往只具備簡單的三維形狀。因此，利用便捷且具有成本優勢的增材制造技術制備陶瓷材料逐漸成為了一個新的發展趨勢，目前已經成功應用陶瓷3D打印的領域有航天、骨科、齒科、化工、藝術等領域。

光固化成型技術打印的陶瓷制品

陶瓷3D打印技術已從最早的理論設計、教學演示發展到精密零部件的直接制造，并隨著打印設備和漿料配方的成熟，它的應用類型將越來越豐富，目前主要可分為：光固化成型、激光選區燒結、激光選區融化、噴射粘結成型、熔融沉積成型等。其中陶瓷光固化成型技以光敏聚合為原理，打印出的樣品具有成型精度高、成型表面質量理想等特點，這種方法極大沖擊了傳統陶瓷依賴模具制造的理念，從而受到廣泛關注。

陶瓷光固化技術概述

光固化成型技術的基本原理是通過計算機控制特定波長的光，選擇性地照射在光敏樹脂上，引起樹脂內部的交聯固化形成單層輪廓，然后通過上下移動工作平臺使光敏樹脂重新涂覆表面，繼續進行下一層固化，如此循環直到獲得最終的實體模型。根據單層固化方式不同，光固化成型技術可以分為立體光固化成型技術（stereolithography, SL）和數字光處理技術（digital light processing, DLP）兩種。

立體光固化技術是由美國Hull在1986年首次提出后被3D Systems公司商業化的增材制造技術。光固化過程通常采用特定波長光束（通常為紫外光）對材料體系表面進行點-線-面掃描固化，隨后逐層疊加（見下圖）。控制工作臺按照單層的厚度上升或者下降，通過刮刀將光敏樹脂平整地涂覆于制件表面，準備繼續進行下一次固化；重復上述的固化過程，直到獲得最終的實體模型。

立體光固化

數字光處理技術(DLP)是以美國德州儀器公司的數字微鏡裝置(Digital Micromirror Device，DMD)為主要關鍵處理元件而開發的光固化成型技術。DLP技術的工作原理與SLA技術的類似(如圖2所示)，都是通過特定光源對區域進行選擇性照射。但是DLP是基于動態掩膜面曝光的光固化技術，利用紫外光可使該層圖像直接投影到整個區域中，實現面固化成型，然后層層固化疊加，不需要如SL那樣點-線-面掃描才能完成單層固化，極大提高了打印速率，而且對陶瓷漿料的黏度要求不高，適用于生產復雜精密或多孔薄壁的陶瓷器件。

數字光處理

陶瓷光固化具體過程：將陶瓷粉末加入可光固化的溶液中，通過高速攪拌使陶瓷粉末在溶液中分散均勻，制備高固相含量、低粘度的陶瓷漿料，然后使陶瓷漿料在光固化成型機上直接逐層固化，累加得到陶瓷零件素坯，再通過后續的加熱脫脂工藝，將坯體零件中作為粘接劑的有機成分通過高溫排除，得到零件素坯后，進行燒結工藝，得到致密化的陶瓷零件。

技術優勢：光固化3D打印技術對于實現高精度、定制化的設計非常便捷，因此為陶瓷材料的精加工提供了較好的技術手段，將該技術引入高科技陶瓷制造將解決模具依賴、復雜形狀及多種功能變化的零件制造困難等問題。

精度極高的光固化3D陶瓷打印件

陶瓷光固化技術的發展現狀

盡管與聚合物和金屬材料等相比，陶瓷3D打印技術的研究與產業化起步較晚，但近年來也取得了長足的發展。調查機構SmarTech的研究報告指出，2024年陶瓷3D打印的綜合市場將超過10億美元，預計未來增長更為強勁，到2028年可達36億美元，而陶瓷3D打印高端裝備與先進陶瓷打印件產品則將是其中的兩大市場。

至于國內，具備3D打印行業多年經驗的上海偶為智能科技有限公司介紹道，在高性能工業陶瓷或特種先進陶瓷的增值效益的驅動力下，近年來業界對陶瓷光固化3D打印技術的期待值正不斷上升。目前常用于氧化鋯、氧化鋁、玻璃陶瓷等惰性生物陶瓷的制備，除此之外羥基磷灰石、磷酸正二硅酸鈣等活性生物陶瓷也是常見的選擇。

但像碳化硅和氮化硅等顏色為灰色或深色的陶瓷粉體，它們的顏色會明顯影響其透光性能和固化能力，在該領域發展較為緩慢。不過隨著上海偶為對相關技術的研發投入，目前在碳化硅、氮化硅等深色超難固化的陶瓷材料上已取得重大突破。

左：AMFac50陶瓷光固化3D打印機

右：大幅面陶瓷光固化3D打印機

目前在陶瓷打印領域，上海偶為主要提供兩款產品，一是理想的入門級陶瓷3D打印機“垚層炫AMFac50陶瓷光固化3D打印機”，主要針對高校、研究院等科研場所，可以快速實現復雜結構陶瓷制品的個性化打印制造，可經濟高效地制造陶瓷原型和小批量產品；二是工業型生產用陶瓷3D打印機“大幅面陶瓷光固化3D打印機”，可完美適用于大尺寸、高精度陶瓷產品的生產制造，適合高價值復雜構型陶瓷產品的需要。同時保留參數開源、支持多種材料的成型研究。如果您對此感興趣，歡迎通過粉體圈房經理（18666974612）與他們取得聯系噢。

關于上海偶為

上海偶為智能科技有限公司專注于光固化陶瓷3D打印機和應用行業功能材料的研發、生產與銷售，并提供應用行業內、系統完整的數字化生產加工解決方案。針對口腔醫療行業，采用DLP陶瓷打印解決方案，為傳統口腔行業的加工廠商提供從三維牙冠數字化設計、排版、切片、3D打印、清洗、脫脂、燒結、染色、上釉、燒制等全套數字化生產工藝流程的改造方案。整套方案包括設計軟件、陶瓷3D打印機、脫脂燒結爐、打印耗材等。從機械設備、原材料到人員培訓和生產流程搭建的全套方案。

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