3D打印最大的優(yōu)勢是能制備出傳統加工方式無(wú)法制備的復雜結構,實(shí)現材料的結構化設計,從而高效實(shí)現材料與結構、結構與功能的一體化。隨著(zhù)“中國制造2025”的快速進(jìn)展,陶瓷制造產(chǎn)業(yè)也經(jīng)歷了深刻的變革,正在向著(zhù)“智能化,數字化”的方向進(jìn)行轉變。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,3D打印技術(shù)在陶瓷的生產(chǎn)工藝中扮演了越來(lái)越重要的角色,基于各種方案的陶瓷打印技術(shù)取得了長(cháng)足的進(jìn)步。
陶瓷作為一種結構材料,因具有高的彎曲強度、良好的蠕變性能、高硬度和耐高溫等特點(diǎn)而廣泛應用在航空航天、工業(yè)制造和生物醫療等方面。然而,采用傳統方法制備的陶瓷,普遍存在加工困難,難以制備復雜形狀制品的問(wèn)題。新興的3D打印技術(shù)在高性能陶瓷的成型制造領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展潛力,有望突破傳統陶瓷加工和生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸,為陶瓷關(guān)鍵零部件的應用開(kāi)辟新的途徑,為解決傳統制造問(wèn)題和挑戰提供了全新的可能性。
陶瓷3D打印技術(shù)是一種通過(guò)離散材料逐層制造并疊加得到三維復雜結構陶瓷零件的先進(jìn)制造技術(shù),具有材料利用率高、制造靈活性強、數字化程度高等優(yōu)勢,可大幅減少陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和生產(chǎn)成本,適用于小批量、復雜結構的陶瓷零件制造。
與聚合物和金屬3D打印相比,陶瓷3D打印市場(chǎng)仍被認為是一個(gè)相對較新的細分市場(chǎng)。利用3D打印技術(shù)實(shí)現高性能陶瓷零部件精細成型是目前的熱點(diǎn)話(huà)題。與金屬和聚合物相比,陶瓷材料由于其固有的機械硬度和脆性,很難通過(guò)機械加工等減法成型方法成型。這是陶瓷3D打印對整個(gè)行業(yè)非常有吸引力的原因。隨著(zhù)越來(lái)越多的企業(yè)進(jìn)入到該領(lǐng)域,提供不同的解決方案。根據QYR的統計及預測,2021年全球陶瓷3D打印材料市場(chǎng)銷(xiāo)售額達到了0.4億美元,預計2028年將達到3.3億美元,年復合增長(cháng)率(CAGR)為33.6%。為使陶瓷增材制造領(lǐng)域成熟,未來(lái)的研發(fā)應著(zhù)眼于擴大材料選擇,改進(jìn)3D打印和后處理控制,以及多材料和混合加工等獨特能力。
陶瓷的3D打印市場(chǎng)應用方面,在形態(tài)的基礎上,將3D打印陶瓷市場(chǎng)分析分為細絲、液體和粉末。根據最終用途,3D打印陶瓷市場(chǎng)分為航空航天與國防、醫療保健、汽車(chē)、電子、核能等。由于陶瓷在原型制作和鑄造方面的應用,航空航天和國防占據了相當大的市場(chǎng)份額。