3D打印技術可助力碳化硅陶瓷實現(xiàn)快速輕量一體化制造
輕量化的實現(xiàn)途徑主要有三大方面:一是材料的優(yōu)化設計和應用;二是產(chǎn)品結構的優(yōu)化設計;三是先進制造技術的開發(fā)應用。三者相輔相成以實現(xiàn)最終產(chǎn)品的輕量化制造。
碳化硅(SiC)陶瓷憑借其比剛度大、熱導率高、熱變形系數(shù)小以及穩(wěn)定性好等綜合品質，廣泛應用于航空航天、汽車工業(yè)等高端制造的電子設備、散熱解決方案以及光學系統(tǒng)等領域。
碳化硅陶瓷在具有低密度的同時具有高機械強度
是作為輕量化設計的理想材料;再通過輕量化構型設計思路，不僅可以降低對材料的使用要求，還能減少昂貴材料的使用量、改進強度重量比、縮短加工時間:結合增材制造(3D打印)技術成形復雜異型構件的獨特優(yōu)勢，將是SiC陶瓷材料與結構設計相結合的重點方向。
3D打印技術具有智能、無模、精密、高復雜度的制造能力，它能夠完成傳統(tǒng)工藝不可能完成的制造。不過相對于塑料或金屬有固定的熔點，通過加熱融化后就可以進行粘貼。而碳化物陶瓷沒有熔點，如碳化硅會在高溫下氧化成二氧化硅，或者是其他的氣體、激光的作用下直接分解，導致無法直接3D打印，需打印出一個素坯再去燒結。而基于燒結的3D打印復雜結構、輕量一體化制備碳化硅已成為重要應用趨勢。
晶格結構是一種最典型的輕量化設計結構。基于其復雜的結構形態(tài)，使用水射流切割、鑄造、化學鍍和電沉積等傳統(tǒng)的制造技術制造，耗時、昂貴，并且無法達到高分辨率，而采用3D打印的數(shù)字化制造方式，可實現(xiàn)以較低的成本和時間來制造高分辨率和復雜形狀的薄支柱和晶格幾何形狀，這一顯著的優(yōu)勢讓其成為了理想的填充成形方式。目前，除了在消費品、體育用品、工業(yè)設備等領域備受青睞之外，超輕和多功能特性的晶格結構也在再生醫(yī)學、汽車設計、航空航天等領域有著深度的應用。
隨著碳化硅應用領域的不斷擴展，將進一步推動碳化硅市場的高速發(fā)展。3D打印技術作為高端裝備制造領域的重要技術手段，始終致力于解決傳統(tǒng)制造工藝提出的挑戰(zhàn)，在實現(xiàn)特種陶瓷無模成形、縮減產(chǎn)品設計周期、精細陶瓷微結構等方面發(fā)揮著極其重要的作用。
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