Какие технологии появились в 3D-печати керамики, новом направлении аддитивного производства? Каковы ее преимущества и недостатки, возможности и угрозы? В своем новом отчете «3D-печать керамики 2022-2032: технологии и перспективы рынка» компания IDTechEx сравнивает процессы и технологии печати, используемые в настоящее время в аддитивном производстве керамики, чтобы ответить на эти вопросы. Из множества процессов 3D-печати в мире аддитивного производства IDTechEx выделяет следующие как лидеров рынка:
Фотополимеризация в ванне:
Наиболее популярным процессом печати в аддитивном производстве керамики является фотополимеризация в ванне (VPP), которая включает стереолитографию (SLA) и цифровую обработку света (DLP). Три лидера рынка — Lithoz, Admatec и 3D Ceram — производят принтеры, ориентированные на керамику, используя либо DLP (Lithoz/Admatec), либо SLA (3D Ceram). При печати керамики методом VPP керамический порошок смешивается с УФ-отверждаемой полимерной смолой для образования керамической пасты; точное количество добавляемой керамики варьируется в зависимости от используемой керамики. После печати заготовка сначала очищается от полимерной смолы в печи. Затем заготовка спекается в печи для уплотнения керамики и получения конечной напечатанной детали.
Экструзия материала:
Категория экструзии материала включает в себя технологию послойного наплавления (FFF/FDM), пожалуй, самую популярную технологию 3D-печати в мире. Керамическая FFF/FDM состоит из термопластичных нитей, на 50% заполненных керамическим порошком, таким как оксид алюминия или цирконий, которые используются для 3D-печати. Подобно фотополимеризации в ванне, напечатанные детали извлекаются из формы и спекаются для создания конечного керамического изделия. Хотя на рынке существует несколько керамических термопластичных нитей, FFF/FDM не является самым популярным типом экструзии материала в аддитивном производстве керамики. Это звание принадлежит экструзии пасты, также известной как экструзия глины, одной из наиболее известных технологий 3D-печати керамики на рынке. Видеоролики с принтерами для экструзии пасты от таких производителей, как 3DPotter, WASP и CERAMBOT, легко найти в интернете. Принтеры для экструзии глины чаще всего используются для печати глиняных скульптур и керамики, которые затем обжигаются. Однако в настоящее время проводятся эксперименты с экструзионными принтерами для производства других интересных керамических изделий, таких как строительные кирпичи или даже дома.
jetting)
является основной технологией печати на основе порошкового слоя в сфере 3D-печати керамики. При струйной печати связующим веществом из керамики капли связующего вещества наносятся струйной печатающей головкой на слой керамического порошка. Этот процесс нанесения продолжается слой за слоем до завершения изготовления детали, после чего она извлекается из порошкового слоя и спекается. В отличие от фотополимеризации в ванне и FFF-печати, в керамической печати не используются промежуточные полимеры. Два лидера рынка струйной печати связующим веществом, ExOne и voxeljet AG, производят принтеры, которые не предназначены исключительно для 3D-печати керамики, но совместимы с керамическими порошками. Кроме того, существуют принтеры для струйной печати связующим веществом от таких производителей, как ComeTrue и Kwambio, которые специально ориентированы на аддитивное производство керамики.
А как насчет новых, инновационных технологий?
Технологический ландшафт аддитивного производства керамики не статичен; с каждым годом на рынок 3D-печати керамики выходят новые игроки, и ландшафт становится все более динамичным благодаря появлению захватывающих технологий.
Например, инновационная технология «струйная печать наночастицами» компании XJet вводит струйную печать материалов в качестве категории процессов печати в области аддитивного производства керамики. Струйная печать наночастицами предполагает нанесение капель керамических наночастиц, взвешенных в жидкости. В отличие от струйной печати полимерами, где каждая капля отверждается ультрафиолетовым светом, при струйной печати наночастицами для испарения жидкости из суспензии используется тепло, в результате чего остается только керамика.
Еще один пример интересных технологий печати представлен производителями экструзионных гранул, такими как Pollen-AM и Uprise 3D. Эти производители пытаются использовать доступные гранулы для литья под давлением керамики (CIM) в качестве сырья для 3D-печати. Их принтеры расплавляют гранулы CIM в экструзионных головках, а затем экструдируют полимерное сырье с добавлением керамики в плоскости XY (аналогично принтерам FFF/FDM, но вместо филамента используются гранулы).
Наконец, микромасштабное аддитивное производство достигает области 3D-печати керамики, поскольку лидер в этой области, компания Boston Micro Fabrication (BMF), недавно представила новый принтер, совместимый с керамикой. Принтер microArch S230 совместим с двумя новыми керамическими смолами от BMF: оксидом алюминия и титанатом магния.
Прогнозы рынка 3D-печати керамики:
В целом, за 10 лет с момента запуска первого промышленного 3D-принтера для керамики, рынок аддитивного производства керамики претерпел ряд инноваций, включая появление новых технологий. IDTechEx прогнозирует, что технологические инновации будут продолжаться в течение следующих 10 лет, поскольку компании будут продолжать разрабатывать и диверсифицировать свои керамические принтеры.
