在全球制造業(yè)智能化浪潮推動(dòng)下，陶瓷增材制造技術(shù)（3D打印）憑借其突破傳統(tǒng)工藝局限、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜精密構(gòu)件制造、能夠快速響應(yīng)設(shè)計(jì)變更的潛力，正加速應(yīng)用于航空航天、電子制造、醫(yī)療、泛半導(dǎo)體等高端制造領(lǐng)域。然而，相比成熟的金屬與聚合物3D打印產(chǎn)業(yè)鏈，國內(nèi)陶瓷3D打印的設(shè)備、材料與工藝之間存在著技術(shù)脫節(jié)，尤其是高固含量陶瓷3D打印配方的制備與應(yīng)用瓶頸難以突破。而本期中國粉體工業(yè)萬里行走進(jìn)武漢因泰萊激光科技有限公司，聚焦其如何打造國內(nèi)少有的貫通設(shè)備研發(fā)、材料配方（漿料）、工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用開發(fā)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的陶瓷3D打印全產(chǎn)業(yè)鏈能力，為客戶提供陶瓷3D打印的一站式解決方案。

生態(tài)鏈的穩(wěn)固根基，源于強(qiáng)大的自主創(chuàng)新能力。為實(shí)現(xiàn)陶瓷3D打印從設(shè)備到材料、工藝的深度協(xié)同，因泰萊激光整合了覆蓋光學(xué)工程、機(jī)械工程、電氣設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)、材料工藝等全方位研發(fā)能力，匯聚了一支在增材制造行業(yè)“深耕十余年”的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)，并依托武漢、蘇州、深圳、咸寧四大研發(fā)制造基地協(xié)同布局，持續(xù)深化與國內(nèi)頂尖科研院所的合作，從而構(gòu)筑了高效的產(chǎn)學(xué)研融合網(wǎng)絡(luò)。如今，得益于深厚的技術(shù)積淀與完備的研發(fā)力量，因泰萊激光的陶瓷3D打印設(shè)備以及適應(yīng)不同高端需求的陶瓷材料體系，均實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的突破。

全方位研發(fā)能力

一、立足之本：激光點(diǎn)掃描技術(shù)帶來的高精度成型

作為生態(tài)鏈的核心節(jié)點(diǎn)，因泰萊始終將設(shè)備自主研發(fā)作為立足之本與突破之源。 公司開發(fā)的CeraBuilder系列陶瓷3D打印機(jī)采用立體光刻技術(shù)，通過激光點(diǎn)掃描方式可實(shí)現(xiàn)材料的精密固化。相較面固化成形，該掃描方式能夠提供超高的分辨率和精度，公差可嚴(yán)格控制在0.05mm以內(nèi)，確保零件內(nèi)部腔道、微孔等結(jié)構(gòu)固化的高度精密，完美契合航空航天、微電子、精密醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)π⌒汀⒍嗫住⑶揖哂袕?fù)雜內(nèi)部幾何形狀工業(yè)零件嚴(yán)苛的技術(shù)要求。而為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率與成形精度的最佳平衡，設(shè)備也可通過精準(zhǔn)調(diào)控激光光斑大小，靈活適配不同打印需求。

除了核心技術(shù)的突破，CeraBuilder系列陶瓷3D打印機(jī)在軟硬件上均針對(duì)用戶痛點(diǎn)采取創(chuàng)新設(shè)計(jì)：

1、硬件創(chuàng)新設(shè)計(jì)：CeraBuilder 采用了創(chuàng)新的氣動(dòng)升降式刮刀系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了特有的刮刀速度梯度，因此設(shè)備對(duì)陶瓷漿料、陶瓷膏料具有極高的兼容度，能夠自適應(yīng)不同黏度材料的流變特性，同時(shí)有效縮短鋪料周期，并避免回刮過程中流場(chǎng)擾動(dòng)對(duì)已打印結(jié)構(gòu)造成影響，顯著提升了復(fù)雜工件打印的穩(wěn)定性和鋪料質(zhì)量。

氣動(dòng)升降式刮刀系統(tǒng)

2、軟件賦能：該系列設(shè)備在軟件系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)上追求易用性與高效性，不僅集成了特有的優(yōu)化掃描策略與應(yīng)力優(yōu)化填充算法，從軟件層面優(yōu)化打印品質(zhì)，減少變形與開裂風(fēng)險(xiǎn)，還提供了全開放式的打印參數(shù)編輯權(quán)限，賦予用戶高度的工藝靈活性。此外，針對(duì)難成型材料的打印，設(shè)備可以設(shè)置分層多次掃描，打印過程中每層可以設(shè)置掃描多次。

豐富的軟件功能

如今，針對(duì)客戶需求，因泰萊激光可提供科研、準(zhǔn)工業(yè)級(jí)、工業(yè)級(jí)等不同規(guī)格、適配不同漿料流變性的CeraBuilder系列陶瓷3D打印機(jī)。

CeraBuilder 60S（科研級(jí)）、CeraBuilder 100Pro（準(zhǔn)工業(yè)級(jí)）陶瓷激光3D打印機(jī)

CeraBuilder 3000工業(yè)級(jí)陶瓷漿料3D打印機(jī)、CeraBuilder 3000P陶瓷膏料3D打印機(jī)

二、破解配方瓶頸：打造數(shù)十種陶瓷材料打印體系

為了確保漿料具備足夠的流動(dòng)性、優(yōu)異的分散穩(wěn)定性以及良好的打印性能（如適宜的粘度、光固特性和流暢的墨水噴射性），3D打印陶瓷漿料中陶瓷粉末的體積固含量通常要低于注塑、干壓等傳統(tǒng)成型方法。這種較低固含量的固有局限，直接導(dǎo)致了最終3D打印陶瓷成品在強(qiáng)度上相對(duì)不足、燒結(jié)收縮率顯著增大，甚至帶來坯體開裂等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。因此，研發(fā)兼具高流動(dòng)性與高固含量的新型陶瓷漿料配方，成為現(xiàn)階段突破國內(nèi)陶瓷3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的一大關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

針對(duì)這一關(guān)鍵難題，因泰萊激光將研發(fā)重心聚焦于材料配方與工藝優(yōu)化技術(shù)的深度挖掘，致力于為客戶提供多元化的陶瓷打印材料及打印服務(wù)。目前，通過優(yōu)選原料，調(diào)整顆粒粒度、形貌，進(jìn)行針對(duì)性改性，并優(yōu)化有機(jī)載體體系，因泰萊已成功實(shí)現(xiàn)氧化系陶瓷（如氧化鋁、氧化鋯）、氮化系陶瓷（如氮化硅、氮化鋁）、生物陶瓷等30種高品質(zhì)陶瓷3D打印材料的制備，能夠適配從具有良好流動(dòng)性的低粘度漿料到具有高定形能力的無流動(dòng)性高粘度漿料的多樣化打印成型需求，其中部分材料體系在最終燒結(jié)后所獲得的關(guān)鍵力學(xué)性能表現(xiàn)，已能夠向采用注射成型工藝制備的陶瓷件看齊，收縮率可穩(wěn)定控制在15%-20%。

部分材料體系參數(shù)

應(yīng)用案例

值得一提的是，對(duì)于3D打印大尺寸工件燒結(jié)收縮率不好控制的難題，因泰萊目前也已經(jīng)突破質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)83%的陶瓷漿料的制備，并依托設(shè)備及燒結(jié)工藝的優(yōu)化，最大可為客戶提供直徑400mm陶瓷件的打印服務(wù)。

小結(jié)

從高精尖的設(shè)備研發(fā)到解決核心瓶頸的材料突破，再到后續(xù)工藝的優(yōu)化，因泰萊激光通過構(gòu)建并持續(xù)深耕全流程的3D打印生態(tài)體系，已然超越了單一3D打印設(shè)備提供商的定位。展望未來，因泰萊激光希望能夠持續(xù)深耕材料體系，致力于將3D打印結(jié)構(gòu)件成本降至傳統(tǒng)工藝水平，并在設(shè)備上集成自動(dòng)匹配工藝參數(shù)功能實(shí)現(xiàn)“一鍵式”智能打印，同時(shí)探索“自清潔功能”，以推動(dòng)陶瓷3D打印技術(shù)的真正普適化應(yīng)用。

中國粉體工業(yè)萬里行