雖然技術(shù)陶瓷是高性能應(yīng)用的理想選擇，但這些材料并不總是易于加工。使用陶瓷材料生產(chǎn)零件時的挑戰(zhàn)是保持每個零件的特性和質(zhì)量。當(dāng)增加產(chǎn)量或加工復(fù)雜幾何形狀時，可能會出現(xiàn)孔隙率、表面粗糙度和尺寸精度等問題。

為了應(yīng)對當(dāng)今的這一挑戰(zhàn)，一些公司決定專注于陶瓷的3D打印，并展示陶瓷增材制造在復(fù)雜系列應(yīng)用方面的可行性。在這些公司中，博世先進(jìn)陶瓷公司于2014年成立，隸屬于著名的博世集團(tuán)旗下的博世商業(yè)創(chuàng)新子公司，專門從事陶瓷增材制造的工業(yè)生產(chǎn)。博世先進(jìn)陶瓷的目標(biāo)是彌合陶瓷部件原型制作與大批量工業(yè)生產(chǎn)之間的差距。

陶瓷增材制造對工業(yè)應(yīng)用有哪些好處？

增材制造相對于傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢是眾所周知的。這些包括生產(chǎn)高度詳細(xì)和復(fù)雜的零件的能力、更靈活和優(yōu)化的流程、將多個功能集成到單個組件中以實(shí)現(xiàn)更具創(chuàng)新性的產(chǎn)品設(shè)計的能力、更快的上市時間以及節(jié)省金錢和時間。但這還不是全部。

還需要注意的是，增材制造避免使用昂貴的模具，特別是對于小型復(fù)雜的零件。這也消除了較長的交貨時間和高昂的制造和運(yùn)輸成本。另一個關(guān)鍵點(diǎn)是陶瓷3D打印提供了靈活的制造能力，可以輕松適應(yīng)不斷變化的設(shè)計和生產(chǎn)要求。

憑借上述諸多優(yōu)勢，現(xiàn)在越來越多的公司受益于采用增材制造技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)陶瓷部件。這清楚地表明，這項(xiàng)技術(shù)不再局限于原型設(shè)計領(lǐng)域（有時人們錯誤地認(rèn)為如此）。

關(guān)于這一點(diǎn)，博世先進(jìn)陶瓷公司首席戰(zhàn)略官Ashu Sharma認(rèn)為，傳達(dá)這些好處非常重要，因?yàn)椴⒉皇敲總€人都意識到了這些好處，他補(bǔ)充道：“由于增材制造是一項(xiàng)相對年輕的技術(shù)，我們的許多客戶還沒有意識到它的所有好處。我們在技術(shù)會議上激勵我們的客戶，向他們展示如何利用這些優(yōu)勢并最大限度地發(fā)揮技術(shù)的作用。?因此，迄今為止的挑戰(zhàn)是試圖讓盡可能多的人意識到陶瓷增材制造的潛力及其可能的應(yīng)用范圍。

陶瓷增材制造在多個行業(yè)的應(yīng)用案例

但這些優(yōu)勢如何轉(zhuǎn)化為尖端零部件呢？我們要求博世先進(jìn)陶瓷為我們提供一些具體的用例示例。有趣的是，這項(xiàng)技術(shù)和材料確實(shí)可以適應(yīng)各種各樣的應(yīng)用和行業(yè)。

博世先進(jìn)陶瓷服務(wù)的市場各自面臨著獨(dú)特的挑戰(zhàn)，需要定制的解決方案。其中包括醫(yī)療、半導(dǎo)體、能源、汽車和電子行業(yè)。該公司最近的項(xiàng)目之一是為一家醫(yī)療技術(shù)公司生產(chǎn)非常小而復(fù)雜的絕緣套管。該套管的設(shè)計目的是對腹腔鏡器械中的0.5毫米電線進(jìn)行電絕緣。挑戰(zhàn)在于生產(chǎn)最大外徑為1.3毫米且壁厚僅為90微米的部件。傳統(tǒng)制造方法幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的要求

3D打印技術(shù)使博世先進(jìn)陶瓷能夠通過快速改變設(shè)計和工藝參數(shù)來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，從而改進(jìn)其制造方法。得益于Lithoz的光刻工藝，該公司能夠在一次打印過程中生產(chǎn)多達(dá)1,400件，一年最多可生產(chǎn)50,000件。該項(xiàng)目的成功還使得為患者實(shí)施創(chuàng)新且微創(chuàng)的腹腔鏡手術(shù)成為可能。

3.65mm插座采用氧化鋁制成，具有優(yōu)異的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性。

陶瓷3D打印的另一個有趣的應(yīng)用是為自動化機(jī)器領(lǐng)域的領(lǐng)先者STIWA公司進(jìn)行的應(yīng)用。在這種情況下，需要一種創(chuàng)新的點(diǎn)膠針。

通常，金屬分配針用于自動化粘合劑制造工藝，以精確分配高粘度粘合劑。這些部件必須特別堅固且耐磨，因?yàn)樯a(chǎn)停工可能會造成巨大的成本。博世先進(jìn)陶瓷為STIWA開發(fā)了一種由技術(shù)陶瓷制成的替代劑量針，采用3D打印生產(chǎn)。

劑量針頭是在Lithoz打印機(jī)上用99.8%的氧化鋁打印的。該計量針的特殊之處在于其復(fù)雜的內(nèi)部幾何形狀：內(nèi)部錐體從幾毫米縮小到0.8毫米，具有復(fù)雜的曲率。傳統(tǒng)制造技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的幾何形狀。此外，制造工藝的高精度實(shí)現(xiàn)了極低的表面粗糙度，促進(jìn)了膠粘劑順利通過孔洞。

陶瓷針具有復(fù)雜的內(nèi)部幾何形狀。

最后，另一個可以從陶瓷3D打印中受益的領(lǐng)域是半導(dǎo)體。據(jù)博世先進(jìn)陶瓷公司介紹，一個成功的用例是制造一個200毫米寬的環(huán)形刀片，用于處理和處理來自盒式磁帶或處理室的晶圓。有趣的是，這個由超過99.8%的氧化鋁制成的部件，尺寸為250 x 200 x 3.5毫米，重量僅為280克。部件內(nèi)部制作了一個連續(xù)的120毫米內(nèi)部通道，以允許氣體或液體流動。

此外，與金屬不同，氧化鋁不會污染晶圓或損害半導(dǎo)體制造中的純度，從而大大降低了污染風(fēng)險。它的非反應(yīng)性質(zhì)，加上優(yōu)異的耐化學(xué)性和耐高溫性，使其成為半導(dǎo)體環(huán)境的理想材料，可確保一致可靠的性能。對于此應(yīng)用，博世先進(jìn)陶瓷使用了3DCeram打印機(jī)，這使得能夠一次性生產(chǎn)出具有出色密度和精度的大型環(huán)。

陶瓷增材制造使零件設(shè)計和生產(chǎn)具有可擴(kuò)展性和靈活性。

這些用例凸顯了陶瓷增材制造對廣泛工業(yè)需求的變革潛力。通過為最苛刻的應(yīng)用提供可靠、高質(zhì)量的解決方案，這項(xiàng)技術(shù)正在成為游戲規(guī)則的改變者。與能夠支持從設(shè)計到全面生產(chǎn)的項(xiàng)目的專家（例如博世先進(jìn)陶瓷）合作，在當(dāng)今的行業(yè)中具有顯著的競爭優(yōu)勢。

博世先進(jìn)陶瓷首席執(zhí)行官Sophie Berninger總結(jié)道：“通過掌握從設(shè)計迭代到最終組件的整個工藝鏈，我們已經(jīng)將技術(shù)開發(fā)出了原型階段之外，現(xiàn)在正在積極使用3D打印批量生產(chǎn)陶瓷組件，證明了增材制造對一系列行業(yè)的可行性和可靠性。生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何形狀的高精度技術(shù)陶瓷的能力帶來了真正的優(yōu)勢，包括縮短交貨時間、更有效地利用材料。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，增材制造顯然將成為創(chuàng)新的關(guān)鍵驅(qū)動力，幫助行業(yè)在快速變化的環(huán)境中保持競爭力。

編譯整理：3dnatives