陶瓷因耐高溫、耐腐及生物相容等優勢，被廣泛應用于航空航天、醫療、汽車與建筑領域。然而，單組分陶瓷難以實現復雜分級結構與多功能需求，而現有多陶瓷3D打印技術（如單噴嘴擠出的直接墨水書寫DIW）仍受限于打印精度不足（如結構坍塌）與漿料非受控竄流等瓶頸。
為突破上述難題，浙江工業大學激光先進制造研究院姚建華教授團隊提出一種集成激光輔助固化、脈沖切換擠出與相對壓力控制的多陶瓷DIW打印方法。其中，激光輔助固化可顯著提升成型精度，高頻脈沖切換與相對壓力控制協同抑制漿料竄流并提高組分切換精度。該研究不僅為多材料3D打印（尤其是陶瓷增材制造）領域提供了可行的技術方案，也為相關領域研究者提供了具有參考價值的思路，在航空航天、醫學等高端制造場景中展現出巨大應用潛力。
研究團隊自主設計并制備了新型多流道匯聚噴頭，將其集成于3D打印設備后，成功實現了2種、3種及4種陶瓷漿料復合支架的精準3D打印成型。該結果充分驗證了所提集成方案的可行性——通過創新噴嘴結構、定制化直接墨水書寫系統與優化工藝參數的協同配合，有效突破了多組分陶瓷復雜結構的增材制造瓶頸。
此外，研究團隊系統探究了多種陶瓷漿料的流變學特性，為 3D 打印工藝參數的科學規劃提供了關鍵理論依據。在此基礎上，進一步針對脈沖模式與相對壓力控制作用下的漿料流變行為展開深入分析。結果表明，通過優化脈沖切換頻率并精準實施相對壓力調控，可有效抑制多材料3D 打印過程中的漿料竄流現象，為該核心難題的解決提供了初步技術方案。
由于墨水書寫（DIW）技術依賴重力驅動的漿料沉積機制，在打印過程中易因重力作用引發結構坍塌，嚴重制約3D打印支架的成型精度。為應對這一挑戰，研究團隊在陶瓷漿料配方中引入光聚合樹脂，并采用原位固化策略——通過在漿料發生明顯變形前對其進行固化，有效減輕結構塌陷問題。結果證實，紫外激光輔助固化、脈沖可切換策略與相對壓力控制方法的協同整合，可顯著提升多陶瓷構件的 3D 打印精度。
性能測試結果顯示，所制備的多陶瓷復合支架在機械性能與生物相容性方面，均表現出優于單組分陶瓷支架的特性。這一結果初步證實，3D 打印多陶瓷支架在生物醫學領域（尤其是骨科植入物、齒科修復體等精準醫療場景）具備良好的應用潛力。
多陶瓷3D打印的實現
多陶瓷材料的3D打印工藝過程
激光輔助3D打印過程
機械性能和初步的生物相容性
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
