蘇州大學(xué)提出3D打印陶瓷復(fù)雜結(jié)構(gòu)坯體高效清洗新方法

來源：蘇州大學(xué)

立體光刻3D打印技術(shù)憑借其打印質(zhì)量高和針對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的優(yōu)異成型能力，在高性能陶瓷構(gòu)件的增材制造領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。其中，陶瓷立體光刻坯體清洗是整個(gè)技術(shù)鏈中尤為重要的一環(huán)，優(yōu)異的清洗質(zhì)量是最終實(shí)現(xiàn)高打印精度和良好性能的基礎(chǔ)。對(duì)于高靜止粘度的粘彈膏體打印而言，當(dāng)應(yīng)用于含有內(nèi)部孔隙和精細(xì)支桿的陶瓷復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，尋求高效的清洗方法以匹配打印原料的流變學(xué)特性和坯體的結(jié)構(gòu)特征成為亟待解決的問題之一。

圖1 基于粘彈膏體的陶瓷立體光刻3D打印坯體清洗機(jī)制示意圖。

近日， 蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院先進(jìn)材料成形研究所邢占文副教授(第一作者)和李文利副教授 (通訊作者) 在3D打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷的后處理技術(shù)方面取得創(chuàng)新研究進(jìn)展，提出了一種新穎的針對(duì)粘彈膏體的清洗劑設(shè)計(jì)方法，該方法基于特定分散劑對(duì)打印坯體表面殘留的粘彈膏體陶瓷顆粒表面競(jìng)爭(zhēng)性吸附作用，同時(shí)借助清洗輔助手段實(shí)現(xiàn)高效清洗 。 作者通過表面共聚焦三維成像和CT三維重構(gòu)評(píng)價(jià)超聲及壓力噴淋清洗效果，并通過設(shè)計(jì)驗(yàn)證模型分析明確其應(yīng)用場(chǎng)景，最終實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷可控打印。

圖2 精細(xì)多孔支桿結(jié)構(gòu)打印清洗效果對(duì)比。

圖3 不同尺寸方孔與圓孔結(jié)構(gòu)打印清洗效果對(duì)比。

該工作對(duì)完善新型打印/清洗一體化的立體光刻3D打印技術(shù)鏈起到了重要推動(dòng)作用，相關(guān)研究成果以“ Efficient cleaning of ceramic green bodies with complex architectures fabricated by stereolithography-based additive manufacturing via high viscoelastic paste ”為題發(fā)表于 Additive Manufacturing (JCR一區(qū)，IF 10.998，制造工程類TOP期刊)，同時(shí)授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng) (ZL2021104924155、ZL2021104923970)。后續(xù)研究工作將持續(xù)圍繞結(jié)構(gòu)優(yōu)化、打印配方設(shè)計(jì)、打印策略改進(jìn)、打印過程仿真等關(guān)鍵問題展開探索與應(yīng)用推廣。

相關(guān)工作得到了江蘇省三維打印裝備與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、蘇州市重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新等項(xiàng)目的資助。