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国产陶瓷3D打印机在科研、航空航天、文创、医疗中的应用

2020-06-10 00:58:45博名知识网
2020年5月20日下午2点,北京十维科技联合南极熊开展了一场主题为“陶瓷3D打印技术和案例分享”的线上直播,本场直播的主讲人是北京十维科技CEO、联合创始人万力。十维科技成立于2014年,自2012年就开始研究陶瓷3D打印技术,核心技术团队均来自于清华大学,2

  2020年5月20日下午2点,北京十维科技联合南极熊开展了一场主题为“陶瓷3D打印技术和案例分享”的线上直播,本场直播的主讲人是北京十维科技CEO、联合创始人万力。

  

  十维科技成立于2014年,自2012年就开始研究陶瓷3D打印技术,核心技术团队均来自于清华大学,2016年发布了AUTOCERA光固化陶瓷3D打印机,2018年推出多种陶瓷3D打印材料,2019年完成涡轮发动机叶片陶瓷型芯的生产验证,2020年发布新一代AUTOCERA-L大尺寸机型并正在成立示范工厂。

  目前十维科技与多所大学和研究机构建立了合作,例如清华大学、中科院、北京理工大学等,设备装机量已经达到近20台。此外,在航空航天领域已经实现了涡轮叶片陶瓷芯的小批量生产;在文创产品领域已经实现了量产交货。

  本次直播的主要内容围绕着以下几个方面开展,除了PPT讲解部分,万力总还通过镜头带领广大观众参观了十维科技展厅中的3D打印实物以及AUTOCERA陶瓷3D打印机。

  

  首先,在产品使用范围方面,十维科技的AUTOCERA陶瓷3D打印机对于陶瓷材料的可适配性非常强,打印参数完全开放,用户可以根据自己的打印需求来调整参数,让机器适应材料,而不是材料适应机器。这一点对于从事陶瓷材料研究的科研团队很有价值。

  

  此外,使用AUTOCERA开展陶瓷材料研究,只需要很少的材料的即可开展工作,5ml可以完成测定打印参数,20ml即可执行一次打印任务。用户无需为了开展试验而大量的制备陶瓷浆料,造成原材料和时间的浪费。

  

  陶瓷3D打印属于比较新的研究领域,与十维科技合作的高校和研究机构在科研方面均取得不错的成果,发表了相关科研论文超过20篇。研究课题主要围绕着“采用碳化硅和纤维增强——太空反射镜”、“熔模精密铸造一体化铸型——航空零件制造”、“前驱体陶瓷、氧化锆、氮化物等”等方面。

  其中与中科院上海硅酸盐研究所吴成铁教授团队合作的论文“3D打印Haversian结构骨支架实现骨再生的多细胞传递”更是发表在《科学》杂志的子刊《Science Advances》上。

  

  除了在上述的科研领域十维科技备受欢迎之外,在航空航天领域他们也做出了成绩。

  我们都知道,航空发动机的涡轮叶片时最关键的部件之一,也是最难制造的零件之一。在工作时,它需要承受1700℃的高温,1500kg的推力,转速可以达到2万转/分钟。为了应对这么苛刻的工作环境,涡轮叶片内部需要设计复杂的冷却结构,这时就需要用到特种陶瓷作为模具,通过精密铸造来制造叶片。

  

  十维科技经过上千次的试验研究,最终制造出了满足叶片铸造需求的陶瓷型芯,让叶片的开发周期缩短了80%,大幅降低了试错成本,使得迭代速度增加10倍以上。

  

  在设备方面,十维科技目前推出的AUTOCERA 陶瓷3D打印机一共有三款:AUTOCERA-M、AUTOCERA-L、AUTOCERA-X。三款设备具有不同的成型尺寸、精度等参数。此外,与很多其他设备厂商不同的是,十维科技还推出了人性化的试用合作方案,客户可以带着自己的材料样品,到公司免费试用一周时间,亲眼见证和亲自操作陶瓷3D打印机。如果采购流程复杂,可以通过租赁的方式长期使用AUTOCERA陶瓷3D打印设备。

  

  

  

  直播过程中,不少观众提出了自己感兴趣的问题,比如希望进一步的了解发表在《Science Advances》上的文章内容等等。于是,万总将与中科院、北京理工大学、清华大学、四川大学合作的论文进行更进一步的介绍,详细的内容请扫码观看直播回放。

  此外,万总还现场展示了通过十维科技3D打印陶瓷型芯精密铸造出来的涡轮发动机叶片,以及展厅摆放的展品,其中包括与极致盛放合作开发的3D打印陶瓷饰品,用于医疗植入的生物相容性陶瓷颅骨补片,牙齿美白修复体等等。

  

  

  

  最后,万总还带领观众实地观看了AUTOCERA真机的使用过程。

  

  直播中,观众们积极参与互动,十维科技抽取了10名幸运观众,将送上精美的3D打印陶瓷礼品一份。

  

  中奖用户名单如下,请中奖观众联系南极熊微信公众号进行领奖。

  @单飞孤鹜

  @ 风帆

  @Devil Host

  @Camille

  @PKU老冯

  @薛雷奇

  @Zehui

  @Amisol

  @Hana

  @佛系科研专家

  以下是本次直播的部分问答

  Linkin Xu-徐林建: 陶瓷浆料固含量有多少?

  不同材质不同,氧化铝可以达63vol%以上

  单飞孤鹜: 烧结过程需要多久时间

  最快9小时可以脱脂烧结完成,根据生坯尺寸增大会适当延长。一般48小时内可以脱脂烧结完成。

  Linkin Xu-徐林建: 烧结缩水率多少?打印件表面粗糙度和公差可以做到多少

  线收缩收缩率6%左右,整体公差0.1mm以内,平均公差0.05mm。

  海纳百川: 陶瓷现在有什么浆料

  氧化硅 致密氧化铝 玉瓷材料 以及生物材料等

  单飞孤鹜: 最大打印零件尺寸可以达到多少

  136*76*200mm

  小笨熊: 前面没听见,本设备属于什么打印工艺?

  DLP光固化打印树脂与陶瓷粉体,然后脱脂烧结

  风帆: 打印材料需要自己配比?

  我们有提供商品浆料,也支持用户粉体合作开发浆料

  单飞孤鹜: 打印速度如何

  200层每小时

  沙漠仙人掌: 目前的全流程周期是多久

  粗糙度8um左右,拿到数模3天内可出成品

  郝德坤℡: 义齿氧化锆打印可以吗?

  可行的,现在也有牙科产品在生产

  Hana: 打印精细度怎么样?

  XY方向分辨率50um,高度方向精度25um

  风帆: 打印完的模型后期如何上色?

  我们可以打印彩色陶瓷不需后期上色

  Amisol: 可以打印身体骨骼吗?比如手,腿,有在人体上进行临床验证吗?有没有副作用或引发其他基础病案例?

  可以的,羟基磷灰石与TCP都与各大高校合作过,进行了动物植入。

  风帆: 彩色颜料使用的是什么材质?

  有传统日用瓷与玉瓷

  Devil Host: 若果打印多彩,支持格式文件? 打印出来的成品耐化学性如何?是跟市面上的陶瓷有一样的特性吗

  模型使用stl格式,打印出来与日用瓷质量一致。

  雷昊: 烧结收缩率多少?可控性和良品率如何呢?

  线收缩率6%左右,成品精度0.1mm以内良品率80%以上。

  PKU老冯: 请问一下主持人,高端制造设计知识产权障碍该如何规避?尤其是涉及到跨国工业产品知识产权纠纷的情况下,比如前一阵西班牙因呼吸机模具供应短缺,采用3D打印替换的方案引发了一些纠纷

  从浆料到软件机械我们有全套知识产权,这个属于法律问题了。

  Camille: 陶瓷在体内实验细胞毒性怎么样呢?

  我们的合作伙伴有植入生物体实验,发表了science advances 发表过文章。

  指尖逝去的流光: 打印层厚度怎样控制的呀

  层厚可控制在10um。

  刘威豪: 这个打印的气味大么?有毒么?要做防护吗?

  没有气味,浆料使用不用特殊防护。

  小笨熊: 成型台等待高度是固定的么?不能适时调节?一开始没有多少模型高度,等待过高浪费时间啊

  首层提升高度较高是为了方便检查生坯是否与成型台粘结牢固而优化的。后续提升高度采用最短路径设计。

  J.C: 微孔结构脱脂烧结收缩不断裂的最小壁厚和孔隙率呢?

  与具体结构有关。一般可到0.15mm

  沙漠仙人掌: SLA与DLP的区别是什么

  SLA通常指激光扫描,DLP是面曝光

  小笨熊: 成型台等待高度是固定的么?不能适时调节?一开始没有多少模型高度,等待过高浪费时间啊

  第一层的高度是独立的。便于观察打印效果。后续各层高度更低,保证效率。

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