利用桌面FFF 3D打印機和聚合物基陶瓷材料，可以將現有陶瓷3D打印成本削減95%。你沒看錯，這是由加拿大西部大學和意大利特倫托大學的研究團隊開發的一種新式高密度陶瓷結構增材制造低成本制備方法。

該成果發表于先進工程材料（Advanced Engineering Materials）期刊，地址：DOI: 10.1002/adem.202100535。

該研究論文共同作者Joshua Pearce表示，“我們的方法是在聚合物狀態下成型，然后熱解制備不同類型的陶瓷，這種方法也可以用來制作多孔陶瓷。我們的研究報告介紹了使用聚合物基陶瓷材料兩步制備多孔陶瓷的新方法。”

3D打印陶瓷結構的高溫穩定性實驗SEM圖

在工業界和學術界，陶瓷3D打印隨著增材制造技術的發展，已經取得了長足發展和重大進步。例如光固化、粘合劑噴射、粉末床融合等等都和陶瓷打印進行了結合，但是它的操作系統或是原材料制備等方面，總會遇到成本高昂或操作復雜的問題，這限制了業態的成熟深入。

其他商用增材制造方法與該方法的成本比較

在最終后處理之前，以聚合物形式來打印陶瓷，即由聚合物基陶瓷前體熱解形成陶瓷，這是研究團隊的思路，而答案是熱塑性聚氨酯（TPU）和聚硅氮烷（polysilazane）。研究人員用TPU基聚硅氮烷長絲打印多孔結構，然后熱解以產生完全致密的SiOC(N)，研究內容還包括催化劑、固化環境和熱解順序優化對制備SiOC(N)多孔陶瓷的影響，最終驗證定制陶瓷部件可承受1500℃工況溫度，而它被證明是生物相容性和促進細胞快速粘附，因此可以通過這種3D打印技術來模擬骨組織的幾何結構來實現骨再生。

未來，Joshua Pearce和他的團隊打算通過納米添加劑或微調TPU基絲來改進擴展應用領域，例如有源濾波器、催化轉換器和導電部件。

編譯 YUXI