【集萃網(wǎng)觀察】陶瓷噴墨打印成型技術是一種把計算機輔助制造（cAM）應用于陶瓷成型中的新技術，是在計算機控制下多層打印逐層疊加制出三維陶瓷坯體。它在復雜單體陶瓷制造、有序成分復合材料制造、固體氧化物燃料電池制造等方面有很好的應用前景。

　　一、陶瓷噴墨打印成型技術概述

　　隨著電子計算機技術的迅猛發(fā)展，采用計算機輔助直接加工制造各種復雜形狀產品的技術取得了長足進步。20世紀90年代初H.Marcus等人提出固體自由成型制造（SFF，solid freefol_m fabr-ication）新思路。該方法直接利用計算機CAD設計結果將復雜的三維立體構件經計算機軟件切片分割處理，形成計算機可執(zhí)行像素單元文件，然后通過計算機輸出的外部設備將要成型的陶瓷粉體快速形成實際的像素單元，一個一個單元疊加的結果即可直接成型出所需要的三維立體構件。目前SFF技術已經發(fā)展成為以下6種。

　　①激光選區(qū)燒結法（SLS） 激光器產生的激光按計算機指定的路徑和區(qū)域掃描堆放的粉體表面，被掃描部位由于受熱使顆粒之間燒結，如此一層一層地重復此過程即可制出立體工件。

　　②層片疊加成型法（LOM） 根據(jù)計算機分割成的像素幾何形狀，利用激光在薄片材料上切出實際對應的像素單元，然后將這些單元按順序一層一層堆疊起來，即得到CAD所設計的工件的立體形狀。

　�、廴刍�覆蓋成型法（FDM） 把原材料制成的細絲喂入由計算機控制驅動的熔化器中，熔體通過噴嘴擠出至成型平面上，如此一層一層覆蓋便可生成實際的三維立體工件。

　�、芰Ⅲw印刷成型法（SL） 利用紫外激光掃描感光單體使單體聚合，聚合深度由激光輻射量來控制，按計算機指令要求一層一層感光成立體工件。

　�、萑�維打印成型法根據(jù)計算機輸出的兩維像素信息，利用噴嘴向待成型的陶瓷粉床上噴射結合劑，打完一層后在料床頂部添加新粉，再噴結合劑，如此重復進行，最后除去未噴射結合劑的粉料，即可得到要成型的立體工件。

　�、迖娔�打印成型法將待成型的陶瓷粉制備成陶瓷墨水，通過打印機原理將這種陶瓷墨水直接打印到載體上成型，成型體的形狀及幾何尺寸由計算機控制。以上這些固體自由成型制造技術有些已經在金屬和塑料制造上實現(xiàn)了產業(yè)化，將它們用于陶瓷制造上則尚處于開發(fā)研究階段。如果能成功地將這些技術用在陶瓷制造上，則可能使陶瓷制造工藝發(fā)生革命性變化，但是，如何有效地堆積出尺寸精確的陶瓷坯體，選區(qū)燒結時燒結體中殘余應力如何消除，以及如何保證燒結出致密的、不變形的陶瓷產品，這都是擺在陶瓷工作者面前的難題。陶瓷噴墨打印成型技術可應用于固體氧化物電池的制造，多層顯微電路制造，結構或壓電有序陶瓷復合材料制備，以及小體積高度復雜的整體陶瓷元件的制造。

　　二、國外噴墨打印成型技術的研究動態(tài)

　　1.噴墨打印成型技術的歷史過程

　　噴墨打印成型技術是從三維打印成型技術發(fā)展而來，同時結合了用于文字輸出的噴墨打印機的原理。在三維打印成型技術中，所打印的介質為結合劑，而陶瓷粉體本身則以松散狀態(tài)置于打印臺上，顯然，這種方法只能制備多孔陶瓷。噴墨打印是用打印機把陶瓷墨水一滴一滴沉積在由計算機控制的某一空間位置，進而完成陶瓷成型。對這一技術的研究，英國布魯諾大學一直處于領先地位。1995年Blazdell等人首先用連續(xù)式噴墨打印機在不同材質的底板上打出了10～110層的Zr02坯體。由于墨水揮發(fā)性不好，致使出現(xiàn)上層負荷把下層壓壞的現(xiàn)象，沒有打出理想的形狀。1996年Teng等人對墨水的沉積和黏度進行了全面的最優(yōu)化研究。1997年Teng等人用連續(xù)式噴墨打印機打出了清晰的英文字。由于連續(xù)式噴墨打印機要求墨水有足夠大的導電性，為了滿足導電性要求就要加入足夠數(shù)量的導電鹽。導電鹽的存在使墨水中陶瓷粉懸浮分散性變差，從而大大降低了墨水中陶瓷粉末含量。Teng等人用稀懸浮液雖打出了英文字，但是還不能打出多層的陶瓷坯體。1998年Mott等人用按需噴墨打印機打出了1200層帶有方洞和懸臂的陶瓷坯體。采用石墨為I臨時支持物，1999年M01.t等人打出了1200層的zr02/A1203梯度陶瓷。