陶瓷增材製造的應用將在2025年之後經曆一個(ge) 增長拐點。主要原因是，陶瓷增材製造3D打印技術將逐漸成熟，市場上存在足夠支撐這一技術應用發展的生產(chan) 需求。

從(cong) 中長期來看，3D打印陶瓷部件的附加價(jia) 值將推動用戶對於(yu) 陶瓷增材製造硬件和材料的需求。對於(yu) 工程陶瓷、先進陶瓷材料的應用來說，這一趨勢體(ti) 現的更為(wei) 明顯。許多生產(chan) 陶瓷部件的企業(ye) ，尤其是製造先進陶瓷部件的企業(ye) ，都可以從(cong) 為(wei) 增材製造而設計（DfAM）的高附加值陶瓷部件中獲益匪淺。

本期，3D科學穀將分享一個(ge) 國際上知名高性能陶瓷產(chan) 品製造商Avignon Ceramic 通過3D打印技術和增材製造設計思維提高陶瓷產(chan) 品性能與(yu) 品質的應用案例,以此來感受3D打印技術為(wei) 複雜陶瓷產(chan) 品帶來的附加值。

▲3D打印陶瓷濾芯

....

替代傳(chuan) 統發泡工藝

Avignon（阿維尼翁）是歐洲著名的陶瓷小鎮，法國Avignon Ceramic就坐落於(yu) 此，是全球知名的高性能陶瓷製品生產(chan) 企業(ye) ，公司成立至今已150年，1990年開始引入CIM（陶瓷注射成型技術）。目前生產(chan) 包括陶瓷型芯，泡沫陶瓷濾芯等高精尖的陶瓷產(chan) 品。

▲ Avignon Ceramic生產(chan) 的陶瓷產(chan) 品

圖片來源：Avignon Ceramic 官方網站

在采用3D打印之前，Avignon Ceramic一直使用傳(chuan) 統發泡方式生產(chan) 氧化鋯泡沫陶瓷產(chan) 品，該產(chan) 品主要用於(yu) 過濾高溫合金的金屬熔體(ti) ，從(cong) 而去除最終導致鑄件產(chan) 品質量缺陷的雜質。

傳(chuan) 統發泡工藝製造流程是，首先用氧化鋯粉、高嶺土、長石等原料混合的陶瓷漿液給聚氨酯海綿陶瓷上漿，通過燒結去除聚氨酯，最終獲得多孔的陶瓷濾芯。這一過程不僅(jin) 過程繁複，生產(chan) 的產(chan) 品品質也不太穩定。

▲中空結構出現斷裂的陶瓷泡沫濾芯

圖片來源：Raise3D

其原因是在傳(chuan) 統的發泡過程中，由於(yu) 發泡中空部分的結構是隨機形成的，在燒結後容易產(chan) 生一些薄而脆的陶瓷結構，在注入熔融金屬液體(ti) 時，這些脆弱的結構可能因為(wei) 壓力而破裂，反而使金屬熔體(ti) 中摻雜進新的雜質。

2018年，Avignon Ceramic 與(yu) 陶瓷材料生產(chan) 商Nanoe 接洽後，決(jue) 定采用D打印技術取代傳(chuan) 統工藝。

Nanoe 開發了適用於(yu) 材料擠出3D打印工藝的陶瓷線材。Nanoe向Avignon Ceramic 推薦了Raise3D 上海複誌基於(yu) 材料擠出工藝的熔融製絲(si) （FFF）3D打印設備-Raise3D Pro2。

▲3D打印的泡沫陶瓷濾芯

圖片來源：Raise3D

自選擇 Raise3D 3年以來，Avignon Ceramic一直保持使用FFF 3D打印技術定製化生產(chan) 泡沫陶瓷濾芯，尤其是結構複雜又精細的泡沫陶瓷濾芯，其濾芯陶瓷致密度高達99%。

▲ 正在打印陶瓷材料的Raise3D Pro2設備

圖片來源：Raise3D

Avignon Ceramic的產(chan) 品設計師在開發3D打印泡沫陶瓷濾芯時，采用了增材製造設計思維。得益於(yu) 3D打印技術的優(you) 勢，他們(men) 可以精確設計濾芯的支柱長度和孔徑，從(cong) 而來控製金屬熔體(ti) 的流量以及過濾精度，提高產(chan) 品的功能性以及確保產(chan) 品品質的穩定一致。

Raise3D Pro2 3D打印機，為(wei) Avignon Ceramic 實現產(chan) 品品質提供了助力。Pro2 3D打印機最小噴嘴直徑可達0.2mm，最小層厚可精確至0.01 mm，且非常穩定。幫助Avignon Ceramic 可以實現7/24不間斷地生產(chan) 高性能陶瓷產(chan) 品。

“Avignon Ceramic在陶瓷行業(ye) 曆史悠久，為(wei) 了幫助客戶找到完美的解決(jue) 方案，我們(men) 充分發揮3D打印技術的優(you) 勢，為(wei) 客戶提供定製化的濾芯產(chan) 品。這不僅(jin) 是行業(ye) 的發展趨勢，定製化濾芯產(chan) 品的生產(chan) 效率也遠高於(yu) 標準產(chan) 品。我們(men) 很早就與(yu) Raise3D建立了合作關(guan) 係，他們(men) 在3D打印領域的領先技術以及產(chan) 品的穩定性幫助我們(men) 在早期探索階段解決(jue) 了很多問題，我們(men) 將會(hui) 在Raise3D的幫助下繼續深耕陶瓷鑄造行業(ye) ，提升我們(men) 的創新力與(yu) 市場競爭(zheng) 力。” 創新和研究業(ye) 務經理Olivier Greck如是說。

--國內(nei) 首次亮相--

在剛剛結束的第一屆陶瓷增材製造前沿科學家論壇(FAME2021)上，Raise3D Pro2與(yu) Nanoe Zetamix線材組成的陶瓷3D打印技術首次在國內(nei) 亮相。

▲ FAME2021現場

圖片來源：Raise3D

這一基於(yu) 材料擠出工藝的熔融製絲(si) （FFF）陶瓷3D打印技術，引起了參會(hui) 學校和科研院所的密切關(guan) 注，與(yu) 會(hui) 期間，上海交通大學、北京工業(ye) 大學、華南理工等等多所高校和科研機構就對此設備表示了強烈興(xing) 趣。

薦《增材製造設計（DfAM)指南》