陶瓷3D打印：新科技发展趋势

• 台湾科技大学 多功能材料制造实验室 / 丛硕亨 研究生
• (转载自繁体版ACMT电子技术月刊No.091)

前言

陶瓷材料因其优异的特性，广泛应用在各个领域，包括电子、医疗、航空航天等。随着5G时代的到来，以及半导体产业的迅速兴起，陶瓷材料的市场需求逐渐扩大。这些新兴技术对材料的性能和精度要求更高，因此，如何制作出性能卓越的陶瓷材料成为业界关注的焦点。

在这样的背景下，陶瓷3D打印技术应运而生。陶瓷3D打印技术通过逐层堆积材料，实现了传统制作方法无法达到的设计自由度和精度。尤其在研发和小批量生产中，3D打印技术展现了其无可比拟的优势。随着技术的不断进步，3D打印设备的性能和可靠性也在逐步提高，使得这项技术在实际应用中越来越受到重视和青睐。陶瓷3D打印技术既满足了现代工业对高效生产的需求，又保证了产品的质量和精度。在5G和半导体产业蓬勃发展的今天，陶瓷3D打印技术无疑将在未来发挥更大的作用。

3D打印制程与传统制程比较

正如前言所述，陶瓷3D打印成为了一项崭新的技术，拥有多项显著优点。首先，在制作成品方面，与传统制程相比，陶瓷3D打印能够制作出更加复杂精细的形状和结构，其精细程度甚至可以达到微米等级，且打印的精度非常高，能够满足对精密度有严格要求的应用。

在这个讲求效率的时代，陶瓷3D打印能够明显地缩短制作周期，从而减少时间和人力成本。传统制程通常需要制作模具，这不仅耗时，而且成本高昂。而陶瓷3D打印则可以直接从数字设计文件生成实体，避免了制作模具的繁琐步骤，大大提高了生产效率。

除了高精度和高效率外，陶瓷3D打印的材料利用率也非常高。传统制程在加工过程中会浪费较多的材料，尤其是在加工切割过程中，而陶瓷3D打印只会消耗实际需要的材料，避免了大量的材料浪费。这不仅降低了成本，还减少了环境负担，有助于永续发展。

高精度、高可塑性、高效率，再加上材料的高利用率，使得陶瓷3D打印成为现代制造业中的一大亮点。未来随着更多创新材料和工艺的引入，陶瓷3D打印将能够实现更高性能、更复杂结构的制作，满足各行各业不断增长的需求，进一步推动制造业的革新与发展。

浅谈3D打印分类

陶瓷3D打印有多种类型，依照印制材料的种类，可分为三大类，分别为浆料基(Slurry-based)、粉末基(Powder-based)，以及固态材料基(Bulk solid-based)。

• 浆料基：常用的方法有立体光刻(SLA)和数位光固化处理(DLP)。浆料基的优点在于印制出的成品表面光滑度较高，并且能够印制较细小的物品，甚至能够达到微米等级，例如双光子聚合(TPP)技术可以实现极高的精度。
• 粉末基：常用之方法有选择性雷射烧结/熔化(SLS/SLM)，透过雷射光选择性地将欲成型之部分烧结，但此种方法雷射光较难控制，因此在操作上需具备较高的技术要求。
• 固态材料基：常用之方法有熔融沉积成型(FDM)，将线材加热熔融，透过喷嘴沉积于工作平台上，逐层堆积，最终形成样品。此种方法制出之成品虽表面较为粗糙，但成本相对于其他方法较为低廉，适合一些成本敏感的应用场合。

综合来说，不同的陶瓷3D打印技术各有其优缺点和应用场景，选择合适的技术需要根据具体需求和预算来决定。

3D打印市场

陶瓷3D打印在全球市场中已经占有一席之地，并且持续发展。常见且备受瞩目的陶瓷3D打印公司包括3D Ceram和Lithoz。

3D Ceram

这家公司由Christophe Chaput和Richard Gaignon领导，以掌握SLA技术闻名于业界。他们自2015年起，透过推出Ceramaker打印机型号，成功进入3D打印生产线市场，并迅速获得市场关注。同时，3D Ceram还提供一整套完整的服务，从3D打印、陶瓷烧结到后续清洁，全程一条龙服务，确保客户在每一个步骤都能获得专业支持。

Lithoz

Lithoz是一家来自奥地利的公司，专门从事用于生产骨替代材料、高性能陶瓷3D打印材料，以及积层制造系统的研发和生产。该公司以其先进的LCM技术而自豪，这项技术在打印微小样品时，只需少量的浆料，从而显著减少了材料损失。同时，在打印精度方面，LCM技术不仅不会因为只用少量浆料而导致打印不良，反而能够达到极高的精度，并且样品的重现性也非常高。这使得Lithoz在高精度和高性能陶瓷3D打印市场中占据了重要地位。

参考资料

[1].文章首图引用自

https://top3dshop.com/blog/3dceram-brand-review-ceramic-sla-and-fff-3d-printers

[2].图1引用自

https://top3dshop.com/blog/3dceram-brand-review-ceramic-sla-and-fff-3d-printers

[3].图2引用自

https://j-ames.com/global-ame-news/lithoz-combine-metal-ceramic-by-multi-material-3d-printingj-and-join-at-rapid-tct