中國粉體網(wǎng)訊 固體無模成型技術(shù)突破了傳統(tǒng)成型思想的限制，是一項(xiàng)基于“生長型”的成型方法。這項(xiàng)以計(jì)算機(jī)為依托的成型技術(shù)，綜合運(yùn)用了機(jī)械、電子、材料等學(xué)科的知識(shí)，被稱為自數(shù)控技術(shù)以來，制造技術(shù)最大的突破。其成型過程是先由CAD軟件設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三維實(shí)體模型，即電子模型；然后按工藝要求將其按一定厚度分解成一系列“二維”截面，即把原來的三維電子模型變成二維平面信息；再將分層后的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，加入加工參數(shù)，生成數(shù)控代碼，在計(jì)算機(jī)控制下，外圍加工設(shè)備以平面方式有順序地連續(xù)加工出每個(gè)薄層并疊加形成三維部件。這樣就把復(fù)雜的三維成型問題變成了一系列簡單的平面成型。
實(shí)踐表明，該技術(shù)在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本的效果是極其明顯的。綜合來看，這種技術(shù)具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：高度柔性、技術(shù)的高度集成、快速性、自由成型制造、材料的廣泛性。下面著重介紹8種典型的陶瓷快速無模成型工藝。
1、激光選區(qū)燒結(jié)成型（SLS）
在SLS中，首先將粉料輔在工作平臺(tái)上，然后利用計(jì)算機(jī)控制的激光束掃描特定區(qū)域的粉末，使該區(qū)域的粉末受熱熔融從而逐層粘結(jié)固化。當(dāng)這一層掃描完畢后，添加新一層的粉料，繼續(xù)重復(fù)上述工作，最終形成三維部件。一般經(jīng)SLS加工的陶瓷坯體致密化程度較低，需要后續(xù)的燒結(jié)處理。
2、三維打印成型（3DP）
3DP的成型過程與SLS相似，只是將SLS中的激光變成噴墨打印機(jī)噴射結(jié)合劑。該技術(shù)制造致密的陶瓷部件具有較大的難度，但在制造多孔的陶瓷部件（如金屬陶瓷復(fù)合材料的多孔坯體或陶瓷模具等）方面具有較大的優(yōu)越性。
3、熔融沉積成型（FDC）
FDC生產(chǎn)效率較高，但表面精度較低。在FDC中通常將陶瓷粉與特制的粘結(jié)劑混合，擠制成細(xì)絲。通過計(jì)算機(jī)控制將細(xì)絲送入熔化器，在稍高于其熔點(diǎn)的溫度下熔化，再從噴嘴擠至成型平面上。通過控制噴嘴在x-y方向和工作平臺(tái)在z方向的移動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)三維部件的成型。該工藝對(duì)絲的要求較為嚴(yán)格，需要合適的粘度、柔韌性、彈性模量、強(qiáng)度和結(jié)合性能等。
4、分層制造成型（LOM）
LOM工藝?yán)眉す庠趚-y方向的移動(dòng)切割每一層薄片材料。每完成一層的切割，控制工作平臺(tái)在z方向的移動(dòng)以疊加新一層的薄片材料。激光的移動(dòng)由計(jì)算機(jī)控制。層與層之間的結(jié)合可以通過粘結(jié)劑或熱壓焊合。由于該方法只需要切割出輪廊線，因此成型速度較快，且非常適合制造層狀復(fù)合材料。用于疊加的陶瓷材料一般為流延薄材。
5、立體光刻成型（SL）
首先將陶瓷粉與可光固化的樹脂混合制成陶瓷料漿。鋪展在工作平臺(tái)上，通過計(jì)算機(jī)控制紫外線選擇性照射溶液表面。含有陶瓷的溶液通過光聚合形成高分子聚合體結(jié)合的陶瓷坯體。通過控制平臺(tái)在z方向的移動(dòng)，可以使新的一層溶液流向已固化部分表面。如此反復(fù)循環(huán)，最終就可以形成所需的陶瓷坯體。
6、噴墨打印成型（I-JP）
該技術(shù)是將待成型的陶瓷粉與各種有機(jī)物配制成陶瓷墨水，通過打印機(jī)將陶瓷墨水打印到成型平面上成型。目前噴墨打印成型技術(shù)可以采用連續(xù)式噴墨打印機(jī)和間歇式噴墨打印機(jī)。連續(xù)式噴墨打印技術(shù)具有較高的成型效率，而間歇式打印技術(shù)具有較高的墨水利用率，而且可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷部件成分的逐點(diǎn)控制。
7、選區(qū)凝膠成型（SG）
該方法是利用海藻酸鈉一價(jià)鹽可以溶于水，而高價(jià)鹽可以形成凝膠的原理來制備陶瓷坯體。首先將海藻酸鈉和陶瓷粉制成低粘度水性漿料（固相含量約為50vol%），然后利用刮刀將漿料鋪展在工作平臺(tái)上。利用噴墨打印技術(shù)滴入高價(jià)陽離子的鹽溶液（如CaCl2）引發(fā)漿料的局部凝膠，通過計(jì)算機(jī)控制作用范圍，就可以形成需要的形狀。通過控制工作平臺(tái)在z方向的位置，可以使新的一層漿料鋪展在平臺(tái)上。如此反復(fù)最終就可以形成所需的陶瓷坯體。
8、激光選區(qū)氣相沉積成型（SALD）
利用計(jì)算機(jī)控制的激光束為氣體提供反應(yīng)區(qū)域。反應(yīng)氣體（如含碳?xì)怏wCH4、C2H2等）在基片上沉積得到部件。該技術(shù)具有將簡單陶瓷部件成型為復(fù)雜陶瓷部件的能力。
小結(jié)：
快速無模成型是未來材料制造的發(fā)展趨勢，雖然目前面臨很多困難，特別是產(chǎn)業(yè)化難度很大，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是信息技術(shù)的發(fā)展會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)制造工業(yè)的集成化，這些困難有望得到解決。
