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選擇性激光固化陶瓷3D打印設(shè)備

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產(chǎn)品型號(hào)Adventure-3D-ZP-Printer

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更新時(shí)間：2021-10-14 14:03:39瀏覽次數(shù)：744次

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產(chǎn)品簡介

型號(hào)：Adventure-3D-ZJ-Printer成型空間：φ90、120mm波長：405nm激光功率：150mW，300mW，500mW光斑大?。骸?00μm

詳細(xì)介紹

　　一、產(chǎn)品參數(shù)

　　該型號(hào)的全稱是：Adventure-3D-ZJ-Printer選擇性激光固化“雙缸-供料-刮料”陶瓷3D打印設(shè)備，該產(chǎn)品目前根據(jù)成型空間大小，分為2個(gè)型號(hào)，

　　1.1參數(shù)配置如下表：

設(shè)備名稱	選擇性激光固化陶瓷3D打印設(shè)備
配置型號(hào)	Adventure-3D-ZJ-Printer-90	Adventure-3D-ZJ-Printer-120
設(shè)備尺寸-長寬高（mm）	600mm440mm1680mm
成型空間直徑（φ）*高度（mm）	φ90mm*H90mm	φ120mm*H120mm
成型特點(diǎn)	“雙缸-供料-刮料”	“雙缸-供料-刮料”
供料-成型軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)	P級(jí)*模組	P級(jí)*模組
供料-成型軸重復(fù)定位精度	≤±5μm	≤±5μm
電機(jī)型號(hào)	高牛力伺服步進(jìn)	高牛力伺服步進(jìn)
刮料傳動(dòng)結(jié)構(gòu)	GT2同步帶（預(yù)緊）	GT2同步帶（預(yù)緊）
導(dǎo)軌型號(hào)	MGN12	MGN12
層厚分辨率	≤5μm	≤5μm
漿料-固含量：	（氧化鋯為參考）不低于50 vol.%	（氧化鋯為參考）不低于50 vol.%
文件支持格式:	STL格式	STL格式
2D振鏡重復(fù)精度	8μRad	8μRad
2D振鏡零點(diǎn)漂移	≤8μRad/℃	≤8μRad/℃
2D振鏡比例漂移	≤5PPM/℃	≤5PPM/℃
掃描速率	≤2000mm/S	≤2000mm/S
紫外光波長	405nm	405nm
紫外光斑大小	≤100μm	≤100μm
紫外激光功率	150mw	150mw
掃描速率	≤2m/S	≤2m/S

　　1.2關(guān)于激光功率、打印精度和層厚的說明：

　　掃描速率一致的情況下：功率越大，精度越低，層厚越厚，效率越高。(100μm層厚是25μm層厚效率的5倍，打印時(shí)間縮短到1/5)

　　ZJ-90 、ZJ-120設(shè)備默認(rèn)配150 mw 功率激光器。

　　150mW激光，在掃描速率1.5m/S時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化鋯漿料≤30μm層厚的固化打印，氧化鋁漿料≤60μm層厚固化打印，功率的時(shí)候精度可保證0.120mm以內(nèi)(增加光斑半徑一半的衍射)

　　300mW激光，在掃描速率1.5m/S時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化鋯漿料≤60μm層厚的固化打印，氧化鋁漿料≤100μm層厚固化打印。功率的時(shí)候精度0.2mm(增加光斑一倍的精度尺寸)

　　600mW激光，在掃描速率1.5m/S時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化鋯漿料≤80μm層厚的固化打印，氧化鋁漿料≤120μm層厚固化打印。(增加光斑一倍的精度尺寸)

　　可以選配300mW、600mW(選配增加費(fèi)用，但是精度會(huì)降低，好處是增加固化深度，難以固化的材料建議采用高功率激光)

　　1.3設(shè)備整機(jī)圖

圖1 Adventure-3D-ZJ-Printer-陶瓷刮料3D打印設(shè)備

　　二、“雙缸-下沉-刮料”陶瓷3D打印設(shè)備產(chǎn)品特點(diǎn)：

　　2.1 單次投料量少

　　Adventure-3D-ZP-Printer-該設(shè)備采用“雙缸-下沉-刮料”結(jié)構(gòu)，供料和成型面積比例1比1，該結(jié)構(gòu)可以根據(jù)實(shí)際打印模型大小，自行選擇加入陶瓷光敏漿料量，漿料加入量略大于成型缸面積乘以打印樣品高度即可，只低只需60mL漿料即可開始打印，適用于新型陶瓷材料3D打印研究。

　　2.2 快速回收，易清潔

　　采用雙缸結(jié)構(gòu)在打印完畢之后可快速實(shí)現(xiàn)高粘度漿料回收，只需要講收料缸內(nèi)部漿料用鏟刀鏟進(jìn)供料缸即可，易清潔，易換料。

　　2.3 高粘度陶瓷光敏漿料

　　采用“雙缸-下沉-刮料”結(jié)構(gòu)相對(duì)于上拉型和下沉型陶瓷3D打印設(shè)備來說，漿料流動(dòng)性要求要低的多，即使像牙膏狀、流動(dòng)性差的漿料，也可借助刮刀刮平，無需自動(dòng)流平，開始打印。圖1 顯示了雙缸-下沉-刮料”陶瓷3D打印設(shè)備所兼容的多種高粘度陶瓷光敏漿料的剪切稀化流變性能測試圖，漿料的靜態(tài)粘度高達(dá)5000Pa·S以上，動(dòng)態(tài)粘度剪切速率在10S的時(shí)候也可以達(dá)到100Pa·S以上。

圖3 多種較高粘度的陶瓷光敏漿料剪切稀化圖

　　2.4 高陶瓷固含量

　　由于對(duì)于光固化陶瓷漿料來說，陶瓷固含量的提高，對(duì)應(yīng)一定是粘度的提高，粘度過高將無法自動(dòng)溜平，進(jìn)而影響打印效果。我們“雙缸-下沉-刮料”陶瓷打印設(shè)備，將在相同條件下有效提高陶瓷漿料的陶瓷含量。目前，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)54vol%以上氧化鋯，陶瓷固含量漿料的打印。

　　2.5 高燒結(jié)致密度、強(qiáng)度。

　　陶瓷3D打印之后的陶瓷坯體要經(jīng)過排膠燒結(jié)才能成瓷，陶瓷固含量越高，對(duì)應(yīng)粘度越高，越難打印，但是可燒結(jié)性能越好。圖2顯示了采用同樣型號(hào)的樹脂和氧化鋯，配置的不同固含量的漿料同樣的激光功率、掃描速率、層厚，打印出來的陶瓷坯體，在同樣排膠工藝、燒結(jié)工藝的燒結(jié)效果。圖2左是43vol%(81wt%)，和圖2右54vol%(86.5wt%)?？梢钥吹?，由于樹脂含量過高，排膠燒結(jié)過程中樹脂分解過程會(huì)有大量的氣體排出，造成燒結(jié)裂紋，但是高固含量的坯體燒結(jié)過程中可以完整排膠，沒有任何裂紋出現(xiàn)。

圖4 不同陶瓷固含量燒結(jié)對(duì)比圖

　　2.6 高精度、上投光

　　在采用“提拉式結(jié)構(gòu)”的陶瓷打印設(shè)備在打印過程中，由于陶瓷粉不透光性，紫外光在XY平面衍射加劇，同時(shí)紫外光需要穿透離型膜和支撐玻璃板過程中，需要進(jìn)行“二次反射”和“二次固化”，會(huì)造成坯體固化邊緣模糊、精度降低等現(xiàn)象，極大的降低打印精度;而采用下沉結(jié)構(gòu)的光固化陶瓷打印設(shè)備*不存在此類問題，可以有效提高打印精度，保證打印成功率。有效避免離型膜、透光玻璃“二次反射”。圖5顯示了傳統(tǒng)上拉結(jié)構(gòu)打印過程中“二次反射”和“二次固化”示意圖。

圖5“提拉式結(jié)構(gòu)”的陶瓷打印設(shè)備打印過程中“二次反射”和“二次固化”示意圖。

　　三、陶瓷3D打印技術(shù)特點(diǎn)橫向?qū)Ρ?/span>

　　目前，常見的陶瓷打印設(shè)備主要有上拉型，下沉型和下沉刮料型。無論那種技術(shù)類型，光源都可以選擇面投影或者激光掃描方式。下表對(duì)各個(gè)技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)特點(diǎn)橫向?qū)Ρ?，圖6顯示了提拉、下沉和刮料陶瓷3D打印原理對(duì)比圖。

設(shè)備類型	主要特點(diǎn)	漿料粘度	固含量	單次投料量
上拉	粘度低，固含量低，容易拉斷模型，粘不上底板，“二次反射”造成邊緣模糊，精度差	少
下沉	粘度比較低，固含量比較低，無“二次反射”，單次投料量多，不適合做實(shí)驗(yàn)研究。	較低	較低	多
下沉刮料	粘度高，固含量高，無“二次反射”，漿料不需要流動(dòng)，通過刮刀刮平，	高	高	適中