供稿人：戚書豪、連芩 供稿單位：西安交通大學(xué)全國精密微納制造技術(shù)國家重點實驗室 發(fā)布日期：2024-06-28
陶瓷材料由于優(yōu)異的高溫性能、高硬度、耐腐蝕性、優(yōu)異的生物相容性等優(yōu)勢，在航空航天、汽車、醫(yī)療、電子等多個領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。自下而上的陶瓷光固化增材制造技術(shù)由于成形精度高、成形質(zhì)量好和易于成形復(fù)雜結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢備受研究者的關(guān)注。在自底向上的陶瓷光固化工藝過程中，使用紫外光固化單層材料之后，零件需要從漿料池底部抬起與液槽底部分離，而由于陶瓷光固化漿料的高粘度特點和真空壓力等因素，該過程產(chǎn)生較大的分離力使得零件固化層破裂或脫落，這種現(xiàn)象在加工截面積較大的零件時尤為明顯，是目前自底向上陶瓷光固化技術(shù)面臨的最重要的阻礙之一。
西安交通大學(xué)李滌塵團隊開發(fā)了一種滑石粉涂層PDMS薄膜改性方法，該方法將滑石粉分散于乙醇中形成懸濁液，然后將懸濁液均勻涂覆在PDMS薄膜上，并將其作為漿料池底部與正在加工的陶瓷零件的介質(zhì)，構(gòu)建了能夠?qū)崿F(xiàn)柔性分離的漿料池系統(tǒng)。實驗證明在最佳滑石粉涂量（2.4g/m2）下，改性后的柔性分離系統(tǒng)極大地降低了零件抬升過程中與漿料池底部的粘接，使得最大分離力平均降低93%以上，提升了系統(tǒng)穩(wěn)定性和陶瓷零件成形的可靠性。
圖1 滑石粉涂層-PDMS膜改性分離方法及其柔性分離系統(tǒng)[1]
該研究證明了所開發(fā)的改性分離系統(tǒng)隨著打印截面積的增加，最大分離力的增加幅度相比傳統(tǒng)打印系統(tǒng)明顯降低，該結(jié)果有利于大截面陶瓷零件的穩(wěn)定打印。而且該系統(tǒng)的最大分離力受到分離速度的影響相比于傳統(tǒng)系統(tǒng)更小，有利于打印過程中的工藝參數(shù)優(yōu)化和打印效率提升?；弁繉覲DMS膜分離方法不會顯著降低PDMS膜的透光性能、透氧性能和最終打印陶瓷制件的精度。使用PDMS膜-滑石粉涂層改性分離系統(tǒng)成功打印了包括110 mm高度的航空陶瓷型芯、橫截面尺寸為85 mm×65 mm的牙齒模型和復(fù)雜三周期極小曲面模型，如圖2所示，證明了所開發(fā)的滑石粉涂層PDMS膜分離方法在自底向上陶瓷光固化打印過程中的成形能力和應(yīng)用前景。
圖2 采用滑石粉涂層改性PDMS膜柔性分離方法成形的陶瓷制件[1]