CN110407603A - 规则可控多孔陶瓷的制备方法 - Google Patents

规则可控多孔陶瓷的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110407603A
CN110407603A CN201910707019.2A CN201910707019A CN110407603A CN 110407603 A CN110407603 A CN 110407603A CN 201910707019 A CN201910707019 A CN 201910707019A CN 110407603 A CN110407603 A CN 110407603A
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous ceramic
porous
preparation
completion
film material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910707019.2A
Other languages
English (en)
Inventor
赵喆
沈民浩
王操
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Technology
Original Assignee
Shanghai Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Technology filed Critical Shanghai Institute of Technology
Priority to CN201910707019.2A priority Critical patent/CN110407603A/zh
Publication of CN110407603A publication Critical patent/CN110407603A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及一种规则孔洞多孔陶瓷材料的制备方法，其步骤：1.建模：通过三维建模软件构建出多孔结构的三维模型，导入到切片程序对其进行切片，得到相应的STL格式的文件；2.轮廓化：将STL格式的模型导入光固化3D打印机，利用陶瓷浆料，打印固化成型多孔结构的层片结构的三维轮廓；3.清洗：打印完成后，将生坯放入酒精中超声，以生坯表面没有残余浆料即可认为清洗干净，放置避光通风处，直至生坯没有水分；4.烧结：将清洗干净，干燥的样品放入马弗炉中，选择合适的烧结温度，进行烧结，完成后，即可得到致密的多孔陶瓷结构。该方法进行陶瓷材料的致密化制备，既有干压成型法的致密度，又使得复杂结构的多孔陶瓷的制备成为现实。

Description

规则可控多孔陶瓷的制备方法
技术领域
本发明涉及一种多孔陶瓷材料成型技术，具体说是一种多孔陶瓷材料的增材制造方法。
背景技术
对于多孔陶瓷材料的成型技术，传统方法是溶胶凝胶法，凝胶注模法，冷冻干燥法，等等方法。这些方法需要额外的模具，需要加入大量的有机物来增加可铸性。工艺较为复杂，有时脱模困难，成本较高。而且在成型多孔陶瓷材料时，无法控制孔洞大小，位置以及排列顺序，大部分生成随机孔洞，孔隙率无法控制，制约了制备规则孔洞陶瓷材料的发展。
能够实现陶瓷材料的增材制造方法有很多，基于浆料打印的技术的有SL，立体光刻技术，DLP，数字光刻成型技术，TPP,双相光子聚合技术，IJP,喷墨印刷技术，DIW，直写成型技术，3DP，立体印刷技术。基于粉床打印的技术的有SLS，选择性激光烧结技术,SLM，选择性激光熔融技术。基于膏料打印的技术有，LOM，分层实体制造技术，FDM，熔融沉积技术。但从成型精度角度来考虑，DLP和SLA技术精度较高，可以到达微米级。但是上拉式和下沉式的争论一直不断，上拉式有利于浆料的流出，其缺点是无法打印大质量的陶瓷器件。下沉式打印可以制备大质量的器件，但是打印完成后残留在生坯中的浆料较多，不易清洗。DLP、SLA成型技术的发展虽提高了成型速率，但在成型陶瓷材料过程中同样存在一定的局限性。
近年来，增材制造技术的发展让制备规则孔洞，个性化定制多孔陶瓷结构成为现实。
由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，使其能够在不增加成本的前提下，摆脱传统制造方法中精度与速度难以兼顾、后续清理的繁杂工序等问题，满足生产的需要。
发明内容
本发明是要提供一种规则可控多孔陶瓷的制备方法，该方法利用光固化切片成型，层层累积的方法，进行陶瓷材料的致密化制备，既有干压成型法的致密度，又使得复杂结构的多孔陶瓷的制备成为现实，并且可减少原材料的消耗，又可以实现个性化定制。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种规则孔洞多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)建模：通过三维建模软件构建出所需的多孔结构的三维模型，导入到切片程序对其进行切片，得到相应的STL格式的文件；
(2)轮廓化：将STL格式的模型导入光固化3D打印机，利用添加了光敏树脂的陶瓷浆料，打印固化成型上述步骤中多孔结构的层片结构的三维轮廓；
(3)清洗：打印完成后，将生坯放入99％体积比的酒精中超声，以生坯表面没有残余浆料即可认为清洗干净，放置避光通风处，直至生坯没有水分；
(4)烧结：将清洗干净，干燥的样品放入马弗炉中，选择合适的烧结温度，进行烧结，烧结完成后随炉冷却，即可得到致密的多孔陶瓷结构。
所述光固化3D打印机的打印层厚选择0.05毫米，曝光时间为每层3秒。
所述烧结温度为1550摄氏度。
本发明的技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明的多孔陶瓷材料增材制造方法，针对现有多孔陶瓷材料制造技术的局限性，通过光固化技术实现了多孔陶瓷孔隙率的控制，孔径大小的控制，成型效率高，精度高，通用性强，有利于批量化生产
(2)本发明所述的多孔陶瓷材料增材制造方法，相比现有的多孔陶瓷材料制造方法，没有复杂的脱模过程，大大降低了增材制造时间。
(3)本发明所述的多孔陶瓷材料增材制造方法，无需额外的排胶工序，工艺参数稳定，操作简便，成本低，可实验个性化定制，易于推广。
附图说明
图1为本发明实施例1得到的多孔陶瓷结构件流程图；
图2为本发明实施例1所需的下沉式光固化3D打印机示意图；
图3为本发明实施例1得到的多孔陶瓷结构设计图；
图4为本发明实施例1得到的多孔陶瓷结构的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施实例和有关图表对本发明进行详细阐述，但本发明不限于所给实例：
如图1所示，一种规则孔洞多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)建模：通过三维建模软件构建出所需的多孔结构的三维模型，导入到切片程序对其进行切片，得到相应的STL格式的文件；
(2)轮廓化：将STL格式的模型导入光固化3D打印机，利用添加了光敏树脂的陶瓷浆料，固化成型上述步骤中多孔结构的层片结构的三维轮廓；
(3)清洗：打印完成后，将生坯放入99％体积比的酒精中超声，以生坯表面没有残余浆料即可认为清洗干净，放置避光通风处，直至生坯没有水分。
(4)烧结：将清洗干净，干燥的样品放入马弗炉中，选择合适的烧结条件，进行烧结，烧结完成后随炉冷却，即可得到致密的多孔陶瓷结构。
实施例1：
构建确定孔径陶瓷结构三维模型图，见图3，将STL格式的模型导入光固化3D打印机，见图2，选择合适的打印的参数，打印层厚选择0.05毫米，曝光时间为每层3秒，利用添加了光敏树脂的陶瓷浆料，固化成型多孔结构的层片结构的三维轮廓；待打印结束后，将生坯放入无水乙醇中进行超声清洗，直至表面无残留陶瓷浆料。用水冲干净后放置在避光通风处，待自然干燥。将干燥的样品放入马弗炉中，烧结至1550摄氏度，完成后随炉自然冷却，即可获得致密规则的多孔陶瓷构件，见图4。

Claims (3)

1.一种规则孔洞多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)建模：通过三维建模软件构建出所需的多孔结构的三维模型，导入到切片程序对其进行切片，得到相应的STL格式的文件；
(2)轮廓化：将STL格式的模型导入光固化3D打印机，利用添加了光敏树脂的陶瓷浆料，打印固化成型上述步骤中多孔结构的层片结构的三维轮廓；
(3)清洗：打印完成后，将生坯放入99％体积比的酒精中超声，以生坯表面没有残余浆料即可认为清洗干净，放置避光通风处，直至生坯没有水分；
(4)烧结：将清洗干净，干燥的样品放入马弗炉中，选择合适的烧结温度，进行烧结，烧结完成后随炉冷却，即可得到致密的多孔陶瓷结构。
2.根据权利要求1所述的规则孔洞多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述光固化3D打印机的打印层厚选择0.05毫米，曝光时间为每层3秒。
3.根据权利要求1所述的规则孔洞多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述烧结温度为1550摄氏度。
CN201910707019.2A 2019-08-01 2019-08-01 规则可控多孔陶瓷的制备方法 Pending CN110407603A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910707019.2A CN110407603A (zh) 2019-08-01 2019-08-01 规则可控多孔陶瓷的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910707019.2A CN110407603A (zh) 2019-08-01 2019-08-01 规则可控多孔陶瓷的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110407603A true CN110407603A (zh) 2019-11-05

Family

ID=68365278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910707019.2A Pending CN110407603A (zh) 2019-08-01 2019-08-01 规则可控多孔陶瓷的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110407603A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112707738A (zh) * 2020-12-30 2021-04-27 松山湖材料实验室 整体有序-局部无序多孔陶瓷及其制备方法
CN113211613A (zh) * 2021-05-06 2021-08-06 苏州大学 一种高屈服应力陶瓷材料3d打印坯体的清洗方法
CN113561295A (zh) * 2021-08-13 2021-10-29 季华实验室 一种消失模芯的制备方法、消失模具和应用
CN115650711A (zh) * 2022-08-30 2023-01-31 嘉兴饶稷科技有限公司 一种陶瓷手臂的一体式快速3d打印制造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1609244A (zh) * 2004-09-27 2005-04-27 北京理工大学 具有规则孔型的泡沫金属结构设计与制造方法
CN107098717A (zh) * 2017-04-07 2017-08-29 武汉理工大学 一种过滤用多孔陶瓷的三维打印成型制备方法
US20170312813A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Cheng-Kuan Wu Casting method of using 3d printing to make shell mold and vacuum casting device for use in the casting method
CN107932691A (zh) * 2017-11-30 2018-04-20 胡永刚 一种复杂结构陶瓷材料的增材制造方法
CN109095917A (zh) * 2018-09-10 2018-12-28 北京工业大学 一种基于3d打印的生物活性多孔羟基磷灰石/钛酸钡复合陶瓷的制备方法
CN109095912A (zh) * 2018-09-06 2018-12-28 深圳大学 一种3d打印一体化制造堇青石蜂窝陶瓷载体的方法
CN109865157A (zh) * 2017-12-05 2019-06-11 辽宁法库陶瓷工程技术研究中心 一种基于光固化3d打印陶瓷骨支架的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1609244A (zh) * 2004-09-27 2005-04-27 北京理工大学 具有规则孔型的泡沫金属结构设计与制造方法
US20170312813A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Cheng-Kuan Wu Casting method of using 3d printing to make shell mold and vacuum casting device for use in the casting method
CN107098717A (zh) * 2017-04-07 2017-08-29 武汉理工大学 一种过滤用多孔陶瓷的三维打印成型制备方法
CN107932691A (zh) * 2017-11-30 2018-04-20 胡永刚 一种复杂结构陶瓷材料的增材制造方法
CN109865157A (zh) * 2017-12-05 2019-06-11 辽宁法库陶瓷工程技术研究中心 一种基于光固化3d打印陶瓷骨支架的制备方法
CN109095912A (zh) * 2018-09-06 2018-12-28 深圳大学 一种3d打印一体化制造堇青石蜂窝陶瓷载体的方法
CN109095917A (zh) * 2018-09-10 2018-12-28 北京工业大学 一种基于3d打印的生物活性多孔羟基磷灰石/钛酸钡复合陶瓷的制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112707738A (zh) * 2020-12-30 2021-04-27 松山湖材料实验室 整体有序-局部无序多孔陶瓷及其制备方法
CN113211613A (zh) * 2021-05-06 2021-08-06 苏州大学 一种高屈服应力陶瓷材料3d打印坯体的清洗方法
WO2022233327A1 (zh) * 2021-05-06 2022-11-10 苏州大学 一种高屈服应力陶瓷材料 3d 打印坯体的清洗方法
CN113561295A (zh) * 2021-08-13 2021-10-29 季华实验室 一种消失模芯的制备方法、消失模具和应用
CN115650711A (zh) * 2022-08-30 2023-01-31 嘉兴饶稷科技有限公司 一种陶瓷手臂的一体式快速3d打印制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110407603A (zh) 规则可控多孔陶瓷的制备方法
CN105163922B (zh) 用于制造三维物体的系统和方法
CN106007723B (zh) 一种SiC陶瓷素坯的制造方法
EP3261841B1 (en) Additive manufacturing processes for making transparent 3d parts from inorganic materials
JP4346021B2 (ja) Ｖ−ｃａｄデータを用いたラピッドプロトタイピング方法と装置
Knoppers et al. The reality of functionally graded material products
CA3032640C (en) Methods for fine feature detail for additive manufacturing
CN110002883B (zh) 一种光固化3d打印的聚硅氮烷陶瓷制品及其制备方法
CN205185315U (zh) 3d立体复印机
CN107243590A (zh) 一种面向单晶高温合金零件的陶瓷铸型制备方法
CN108083812A (zh) 一种复杂结构陶瓷基零件的增材制作方法
JP2004124201A (ja) 金属粉末光造形方法
TWI595945B (zh) Using 3D printing shell mold sand molding method
CN104260353A (zh) 快速成型系统及其方法
US9839957B2 (en) Ceramic core, manufacturing method for the same, manufacturing method for casting using the ceramic core, and casting manufactured by the method
CN105216318A (zh) 3d立体复印机
JP2017154411A (ja) 積層造形装置及び積層造形方法
Yokota et al. Fabrication of three-dimensional dense alumina ceramics by DLP stereolithography
JP2000006249A (ja) 光造形物の製造方法
Minhat et al. Advanced manufacturing of an aircraft component (fish-head): A technology review on the fabrication
KR20160001462U (ko) 개인별 흉상형 유골함 제작방법
Bilek et al. Rapid prototyping in casting technology: Case study
Wang et al. Applied Solvent-based slurry stereolithography process to fabricate high-performance ceramic earrings with exquisite details
Lakshmanan Optimization of Direct Ink Writing Process for Porous Ceramic Materials
Shakil et al. Rapid Manufacturing Process-3D Printing Technology Advantages, Disadvantages and Applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination