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两江协创区科研团队攻克陶瓷3D打印“定制化”关键技术
2022-12-22 来源：粉末冶金商务网 点击量：287
3D打印又称增材制造、快速成型、无模成型等，是以数字模型文件为基础，通过逐层打印方式来构造三维空间实物的先进技术，已被列入“中国制造2025重点发展领域”。记者近日获悉，入驻重庆两江协同创新区的哈尔滨工业大学重庆研究院项目负责人、博士生导师杨治华带领团队，围绕“先进陶瓷及其智能制造技术”取得重大突破，掌握了结构功能一体化陶瓷及其器件制备核心技术，特别是攻克了陶瓷3D打印“定制化”关键技术，能够针对不同器件和需求进行规模化加工生产。
杨治华介绍，团队掌握的陶瓷3D打印技术具备空间结构成型、低成本、周期短等诸多优势，譬如低成本，提高材料利用率近100%，且无需模具，可有效降低原型制造与模型开发成本。该技术可用于射频微波无源器件、多功能化共形传感器、复杂结构电路、复杂结构陶瓷部件等核心部件的制备生产。
以射频微波无源器件制备为例，传统制备方法采用干压、凝胶注模工艺，耗时耗力、生产成本高，且在复杂形状和任意结构的器件制备加工中存在较大局限性。而采用陶瓷3D打印技术，不仅成型精度高、设计便捷，还可满足射频器件向紧凑型、模块化、多材料的方向发展需求，特别适用于异形、结构一体化、薄壁、微通道等复杂形状及点阵结构加工。
更为重要的是，针对不同器件制备加工，杨治华团队利用“定制化”陶瓷3D打印技术可以实现规模化加工生产。
他介绍，对于倒模，丝网印刷等传统工艺而言，不同材料，不同结构以及不同性能都需要配套对应的模具、网板，在数量大的情况下，这些成本能被均摊。而定制化产品数量极少，单一配套的模具和网板成本高昂，极大的降低了产品利润。
“3d打印技术可针对不同材料、不同规格，甚至不同功能，都可以用同一套设备解决，没有附加网板和模具成本，极大地减少了制备成本，一个样品和几百个样品的成本几乎是一样的。”
以介质天线为例，3D打印技术只需要在计算机上建立电路模型，输出3D打印文件，然后直接进行电路打印，经过简单处理即可达到*终天线产品。
杨治华说，“整个流程下来，*快在一天内即可完成新天线的制作，可立即进行优化后天线的性能确认，从新型天线的设计、制作、验证整个流程上，时间会大幅度缩短。而传统技术需要等待网版制作，在优化天线结构的同时，不同的结构需要不同的网版，网版的设计、加工、运输周期会很长，网版制作完成后，还需要印刷，后处理，才可以进行验证。”
目前，杨治华团队围绕“先进陶瓷及其智能制造”除了开发出3D打印“定制化”技术之外，还掌握了粉末冶金技术和流延技术，团队已与国电南瑞科技股份有限公司等10余家企业达成横向深度合作意向。
杨治华介绍，团队掌握的陶瓷3D打印技术具备空间结构成型、低成本、周期短等诸多优势，譬如低成本，提高材料利用率近100%，且无需模具，可有效降低原型制造与模型开发成本。该技术可用于射频微波无源器件、多功能化共形传感器、复杂结构电路、复杂结构陶瓷部件等核心部件的制备生产。
以射频微波无源器件制备为例，传统制备方法采用干压、凝胶注模工艺，耗时耗力、生产成本高，且在复杂形状和任意结构的器件制备加工中存在较大局限性。而采用陶瓷3D打印技术，不仅成型精度高、设计便捷，还可满足射频器件向紧凑型、模块化、多材料的方向发展需求，特别适用于异形、结构一体化、薄壁、微通道等复杂形状及点阵结构加工。
更为重要的是，针对不同器件制备加工，杨治华团队利用“定制化”陶瓷3D打印技术可以实现规模化加工生产。
他介绍，对于倒模，丝网印刷等传统工艺而言，不同材料，不同结构以及不同性能都需要配套对应的模具、网板，在数量大的情况下，这些成本能被均摊。而定制化产品数量极少，单一配套的模具和网板成本高昂，极大的降低了产品利润。
“3d打印技术可针对不同材料、不同规格，甚至不同功能，都可以用同一套设备解决，没有附加网板和模具成本，极大地减少了制备成本，一个样品和几百个样品的成本几乎是一样的。”
以介质天线为例，3D打印技术只需要在计算机上建立电路模型，输出3D打印文件，然后直接进行电路打印，经过简单处理即可达到*终天线产品。
杨治华说，“整个流程下来，*快在一天内即可完成新天线的制作，可立即进行优化后天线的性能确认，从新型天线的设计、制作、验证整个流程上，时间会大幅度缩短。而传统技术需要等待网版制作，在优化天线结构的同时，不同的结构需要不同的网版，网版的设计、加工、运输周期会很长，网版制作完成后，还需要印刷，后处理，才可以进行验证。”
目前，杨治华团队围绕“先进陶瓷及其智能制造”除了开发出3D打印“定制化”技术之外，还掌握了粉末冶金技术和流延技术，团队已与国电南瑞科技股份有限公司等10余家企业达成横向深度合作意向。
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