中国科学院太空制造技术重点实验室

CAS Key Laboratory of Space Manufacturing Technology

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中科院太空制造技术重点实验室携手其产业化公司亮相2017双创周北京会场

  发布时间:2017-12-04     浏览次数:609  分享至:

2017年全国大众创业万众创新活动周(双创周)北京会场,暨中关村创新创业季在中关村国家自主创新示范区展示中心拉开帷幕。中国科学院太空制造技术重点实验室(SMT)携手其产业化公司北京国科太空工场科技有限责任公司(以下简称“太空工场”)受邀参展,在展会上向十九大党代表、各界领导和与会者展示了刚刚推出的陶瓷材料立体光刻3D打印装备CeraMatrix。                                             

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不同于常见的塑料和金属材料3D打印,目前世界范围内仅有少数几家公司推出了陶瓷材料高精度3D打印装备。太空工场依托中科院太空制造技术重点实验室在新材料、先进制造装备研究领域的平台优势,现已推出高精密陶瓷材料立体光刻3D打印装备,该装备一经亮相,即吸引了国内外众多观众驻足观看,受到了十九大党代表和各界领导的高度赞扬,并被北京电视台、网易新闻和科技日报等多家媒体报道。

CeraMatrix采用面曝光立体光刻技术,可打印多种耐高温、高强度的陶瓷材料,是复杂精密陶瓷构件成型的理想解决方案。主要技术参数如下:

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目前国际上面曝光陶瓷3D打印机公司主要包括Prodways和Lithoz,与这两家公司生产的陶瓷3D打印机相比,Ceramatrix主要有以下几点优势:

   

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(1)开源:Ceramatrix将所有主要打印参数开源,是目前国际上首台开源类型的陶瓷3D打印机,可满足不同类型用户的使用需求;


CeraMatrix

Prodways/Lithoz

打印材料

用户自定义

固定

打印层厚

用户自定义

固定

特殊部位

可变层厚打印

层厚不可变

光照强度

自行设定

不可调

光照时间

自行设定

不可调

辅助组件

可选配

(2)   支持专业需求:支持陶瓷梯度材料成形、手动加支撑、边界灰度设定和单层二次曝光等高阶应用需求;

(3)   高精度:在密度、分辨率、最小层厚等主要技术参数可与Prodways和Lithoz相媲美的情况下,重复定位精度高达1μm,保证了打印产品的质量稳定性;

(4)    可靠性高:采用特有的离型技术,耐久性高,有利于实现稳定的小批量生产。

此外,SMT重点实验室也非常重视陶瓷打印材料的研究,其自主创新研发的陶瓷浆料(陶瓷粉末和光敏树脂)成本低,固含量高(50%左右),配送及时,不易沉淀。目前已实现氧化铝、氧化硅、氧化锆、氮化硅、碳化硅、羟基磷灰石、磷酸三钙、高岭土等多种陶瓷材料的成功打印。

同时,在本次展览中,SMT重点实验室还展出了使用CeraMatrix打印成型后,利用自主创新研发的脱脂和烧结工艺得到的陶瓷产品,有用于制造航空发动机空心叶片的陶瓷型芯、氧化锆牙齿、下颌骨替换材料、生物支架、氧化铝叶片及齿轮、高通量分子筛和陶瓷艺术品等等,应用涉及航空航天、生物医药和艺术等众多领域。值得一提的是,自HRL实验室提出陶瓷前驱体3D打印技术之后,SMT重点实验室科研团队率先成功成型并烧结得到碳氮硅硼陶瓷构件,填补了国内在该领域的空白


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Ceramatrix打印成型的羟基磷灰石(HAP)生物支架,具有三维孔洞结构,主要用于三维生物细胞的培养,孔径分布在200到300 μm之间,符合细胞生长需求。烧结后氧化铝微观结构图可以看出,没有明显的孔洞,烧结后的氧化铝陶瓷构件相对密度可高达97%(±2%)。这些陶瓷3D打印产品具有高光洁度,表面粗糙度(Ra)小于0.5 μm,且具有高密度(95%以上)、高强度以及极高的精度。与传统的铸造工艺相比,采用3D打印技术成型陶瓷构件,节约了原材料,简化了制造工艺,缩短了生产周期,极大的降低了生产成本,最重要的是,解决了复杂精细零部件的设计和制造难题。


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