中國粉體網(wǎng)訊  固體無模成型技術突破了傳統(tǒng)成型思想的限制，是一項基于“生長型”的成型方法。這項以計算機為依托的成型技術，綜合運用了機械、電子、材料等學科的知識，被稱為自數(shù)控技術以來，制造技術最大的突破。其成型過程是先由CAD軟件設計出所需零件的計算機三維實體模型，即電子模型；然后按工藝要求將其按一定厚度分解成一系列“二維”截面，即把原來的三維電子模型變成二維平面信息；再將分層后的數(shù)據(jù)進行一定的處理，加入加工參數(shù)，生成數(shù)控代碼，在計算機控制下，外圍加工設備以平面方式有順序地連續(xù)加工出每個薄層并疊加形成三維部件。這樣就把復雜的三維成型問題變成了一系列簡單的平面成型。

實踐表明，該技術在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本的效果是極其明顯的。綜合來看，這種技術具有以下顯著的優(yōu)點：高度柔性、技術的高度集成、快速性、自由成型制造、材料的廣泛性。下面著重介紹8種典型的陶瓷快速無模成型工藝。

1、激光選區(qū)燒結(jié)成型（SLS）

在SLS中，首先將粉料輔在工作平臺上，然后利用計算機控制的激光束掃描特定區(qū)域的粉末，使該區(qū)域的粉末受熱熔融從而逐層粘結(jié)固化。當這一層掃描完畢后，添加新一層的粉料，繼續(xù)重復上述工作，最終形成三維部件。一般經(jīng)SLS加工的陶瓷坯體致密化程度較低，需要后續(xù)的燒結(jié)處理。

2、三維打印成型（3DP）

3DP的成型過程與SLS相似，只是將SLS中的激光變成噴墨打印機噴射結(jié)合劑。該技術制造致密的陶瓷部件具有較大的難度，但在制造多孔的陶瓷部件（如金屬陶瓷復合材料的多孔坯體或陶瓷模具等）方面具有較大的優(yōu)越性。

3、熔融沉積成型（FDC）

FDC生產(chǎn)效率較高，但表面精度較低。在FDC中通常將陶瓷粉與特制的粘結(jié)劑混合，擠制成細絲。通過計算機控制將細絲送入熔化器，在稍高于其熔點的溫度下熔化，再從噴嘴擠至成型平面上。通過控制噴嘴在x-y方向和工作平臺在z方向的移動可以實現(xiàn)三維部件的成型。該工藝對絲的要求較為嚴格，需要合適的粘度、柔韌性、彈性模量、強度和結(jié)合性能等。

4、分層制造成型（LOM）

LOM工藝利用激光在x-y方向的移動切割每一層薄片材料。每完成一層的切割，控制工作平臺在z方向的移動以疊加新一層的薄片材料。激光的移動由計算機控制。層與層之間的結(jié)合可以通過粘結(jié)劑或熱壓焊合。由于該方法只需要切割出輪廊線，因此成型速度較快，且非常適合制造層狀復合材料。用于疊加的陶瓷材料一般為流延薄材。

5、立體光刻成型（SL）

首先將陶瓷粉與可光固化的樹脂混合制成陶瓷料漿。鋪展在工作平臺上，通過計算機控制紫外線選擇性照射溶液表面。含有陶瓷的溶液通過光聚合形成高分子聚合體結(jié)合的陶瓷坯體。通過控制平臺在z方向的移動，可以使新的一層溶液流向已固化部分表面。如此反復循環(huán)，最終就可以形成所需的陶瓷坯體。

6、噴墨打印成型（I-JP）

該技術是將待成型的陶瓷粉與各種有機物配制成陶瓷墨水，通過打印機將陶瓷墨水打印到成型平面上成型。目前噴墨打印成型技術可以采用連續(xù)式噴墨打印機和間歇式噴墨打印機。連續(xù)式噴墨打印技術具有較高的成型效率，而間歇式打印技術具有較高的墨水利用率，而且可以方便的實現(xiàn)對陶瓷部件成分的逐點控制。

7、選區(qū)凝膠成型（SG）

該方法是利用海藻酸鈉一價鹽可以溶于水，而高價鹽可以形成凝膠的原理來制備陶瓷坯體。首先將海藻酸鈉和陶瓷粉制成低粘度水性漿料（固相含量約為50vol%），然后利用刮刀將漿料鋪展在工作平臺上。利用噴墨打印技術滴入高價陽離子的鹽溶液（如CaCl2）引發(fā)漿料的局部凝膠，通過計算機控制作用范圍，就可以形成需要的形狀。通過控制工作平臺在z方向的位置，可以使新的一層漿料鋪展在平臺上。如此反復最終就可以形成所需的陶瓷坯體。

8、激光選區(qū)氣相沉積成型（SALD）

利用計算機控制的激光束為氣體提供反應區(qū)域。反應氣體（如含碳氣體CH4、C2H2等）在基片上沉積得到部件。該技術具有將簡單陶瓷部件成型為復雜陶瓷部件的能力。

小結(jié)：

快速無模成型是未來材料制造的發(fā)展趨勢，雖然目前面臨很多困難，特別是產(chǎn)業(yè)化難度很大，但隨著科學技術的不斷發(fā)展，尤其是信息技術的發(fā)展會進一步促進制造工業(yè)的集成化，這些困難有望得到解決。