研究員和教授系統地總結了幾種非氧化物陶瓷光固化漿料制備、光固化成型、有機物去除及燒結致密化研究工作。并對如何對光敏樹脂組成進行調節、對陶瓷粉體進行改性的幾種方法進行分析與討論，針對性地提出創新方案來改善非氧化物陶瓷的漿料性能、光固化打印優化和致密化缺陷修復及性能提升，以供增材制造陶瓷界學者共同提高，最終推動大尺寸、復雜結構的非氧化物陶瓷部件光固化增材制造高精度制備技術的進步。

本發明關于一種光固化3D打印改性陶瓷型芯及其制備方法，其中，所述制備方法，包括如下步驟：將強化劑、礦化劑、液相添加劑、光固化樹脂預混液配制成光固化3D打印陶瓷型芯漿料；通過光固化3D打印設備對光固化3D打印陶瓷型芯漿料進行光固化處理，得到光固化3D打印陶瓷素坯；對光固化3D打印陶瓷型芯素坯進行脫脂、燒結處理，得到光固化3D打印陶瓷型芯本體；至少部分液相添加劑在脫脂、燒結處理步驟中轉化成晶態氧化物陶瓷、非晶態氧化物陶瓷及非晶態非氧化物陶瓷；對光固化3D打印陶瓷型芯本體進行浸漬處理、后處理，得到光固化3D打印改性陶瓷型芯。本發明能減少陶瓷型芯的微裂紋，提高陶瓷型芯的強度。

本發明是關于一種光固化3D打印多級孔陶瓷材料及其制備方法，其中，光固化3D打印多級孔陶瓷材料的制備方法包括如下步驟：將稀釋劑與光敏樹脂配制成初級打印樹脂漿料；將陶瓷粉體、多級孔促進劑、表面活性劑配制成多級孔強化劑；多級孔促進劑包括反應性多級孔促進劑和非反應性多級孔促進劑；將初級打印樹脂漿料、多級孔強化劑、彌散劑、固化劑、紫外光吸收調節劑進行混合攪拌，得到陶瓷漿料；采用光固化3D打印機對陶瓷漿料進行光固化成型處理，得到光固化成型素坯；對光固化成型素坯進行脫脂、燒結處理，得到多級孔陶瓷材料。本發明主要用于制備出孔隙分布、孔徑均可控、以及孔隙率高的多級孔陶瓷材料，且該制備方法的成本較低、工藝簡單。

事實上，它就是一種基于激光的數字光固化成型技術。紫光或是紫外激光照射到光敏陶瓷漿料（光敏樹脂、陶瓷粉末和其他添加劑混合而成），會在其局部或是表面的位置產生固化反應，其特征尺寸能夠達到納米和微米級。陶瓷漿料之所以會固化，全都是依賴于光敏樹脂的活性自由基。在激光的照射下，短分子鏈的光敏樹脂會形成長分子鏈，環繞陶瓷粉末形成網狀物，將陶瓷粉末牢牢地包裹住。因而，陶瓷增材制造技術又稱之為。我們都知道一粒一粒的沙子堆積，就能堆積出不同形狀的沙堆。同樣的原理，一層一層的光固化效應疊加就能夠產生不同形狀的物體，此時，我們管這個物體叫做陶瓷生胚（GreenBody）。

基于光固化3D打印成型的閉氣孔陶瓷浮力材料的制備方法，包括如下步驟：采用光固化3D打印機對光固化3D打印漿料進行光固化成型，得到光固化成型素坯；對光固化成型素坯進行脫脂、燒結處理，得到多孔陶瓷材料；在多孔陶瓷材料的表面涂覆紫外線固化強化劑，得到表面涂覆有紫外線固化強化劑的多孔陶瓷材料；其中，紫外線固化強化劑包括光固化3D打印漿料、改性劑及強化劑；對表面涂覆有紫外線固化強化劑的多孔陶瓷材料進行紫外線固化處理，以在多孔陶瓷材料的表面形成光固化復合涂層，得到閉氣孔陶瓷浮力材料。

首次在陶瓷增材制造技術新領域取得重要研究成果，提出了一種光固化數學模型，用于分析研究立體光刻（SLA）零件的成型質量；發現前驅體陶瓷漿料在增材制造過程中存在固化缺陷，并提出了改善方法。目前，研究所擁有了國內先進的前驅體陶瓷和漿料陶瓷增材制造能力，具備高精度成型的立體光刻工藝（Stereo-lithography）、材料熱重分析儀器、溫控精準的1700度高溫電爐和真空脫脂爐等設備，能夠形成一條基于數字光固化成型的陶瓷產品制備的工藝鏈，能夠自主研發和設計不同復雜形狀的陶瓷零件，完全擺脫了傳統陶瓷制備的束縛，引領了陶瓷增材制造技術的發展與進步。

等人將光固化成形技術與凝膠注模技術相結合，首先采用光固化成形技術制備樹脂模具，然后將制備好的漿料注入樹脂模具中，采用冷凍干燥工藝代替傳統的風干工藝，使陶瓷型芯的干燥收縮率由原來的2.0%降低到0.25%，有利于保持復雜陶瓷芯的結構完整性，如圖15所示。

南極熊導讀：利用3D打印技術實現高性能陶瓷零部件的精細成型是目前的熱點話題。陶瓷3D打印主要是利用光固化技術，通過固化包含了陶瓷粉末和光敏樹脂的漿料來實現打印成型。現有的陶瓷3D打印技術主流是基于選擇性激光固化的SLA陶瓷3D打印技術，另外是基于提拉DLP陶瓷3D打印技術，這些技術面臨三個技術難點：

作者以非氧化物陶瓷為研究對象，從陶瓷漿料制備原理/理論深入分析了非氧化物陶瓷的光固化技術難點，詳細論述了目前對于非氧化物陶瓷光固化成形與后處理致密化工藝的國內外研究現狀與進展，并對未來非氧化物陶瓷光固化技術發展做了全面的總結與展望。本論文在選題上具有重要的意義，結構安排合理，同時論文文獻總結到位、數據詳實，能夠為有志于非氧化物陶瓷光固化增材制造技術的研究人員搭梯鋪路，提供指引。

目前光固化3D打印技術因為其打印成型精度高而被廣泛應用于陶瓷增材制造。其中非氧化物陶瓷如碳化硅、氮化硅等因為打印材料粉體折射率和吸光度比較高，其光固化陶瓷漿料存在分散穩定性差、入射光難穿透并產生光固化反應的固化層厚度低等問題，導致其固含量很難提高甚至于無法打印成型。因此高固含量的非氧化物陶瓷打印成型成為光固化3D打印的關鍵難點，并吸引了廣大學者對其光固化機理、粉體調控等機制進行研究。

立體光刻工藝（SLA），其技術原理是采用特定的波長光束，對陶瓷漿料表面進行點-線-面的光固化掃描，形成零件橫截面圖案；固化完成后，在其原有的固化層上鋪一層新的漿料，再次固化；往復循環，直至打印出完整的零件。此工藝具有很高的成型精度。數字光處理技術（DLP），其原理與SLA相似，但它是面-面曝光的固化模式，具有很高的打印效率。選擇性激光燒結技術（SLS）則是用陶瓷粉末/混合粉末代替了陶瓷漿料，其工藝原理主要是利用激光能量對單層的陶瓷粉末/混合粉末進行熔覆/粘接成型，層層疊加，直至零件成型。相比前面兩者工藝，SLS通常具有較差的表面質量。如下圖所示，是為四種工藝制備的SiC陶瓷。

陶瓷增材制造工藝與傳統手工藝的區別主要是在其成型方式，但都要經歷生胚燒結成瓷，溫度大約在1000-1650℃。陶瓷增材制造技術主要可以分為三大步，制備光敏性陶瓷漿料，數字光固化成型和熱解后處理。每一大步里面都包含若干個小步和科研要點。它比傳統的陶瓷制備工藝更嚴格、更精細。

（注1）最近也出現了融合3大方法的技術。具體來說，雖然基礎是FDM，但在樹脂中加入光固化樹脂，并在噴射后用光瞬間固化的光固化FDM技術已經逐步實現商業化了。

使用本公司獨特的專利技術,將供料腔擠出的陶瓷漿料平鋪在成型缸的打印成型平臺上表面，數造自己開發的軟件控制紫外激光聚焦光束按照該層的截面輪廓在打印平面漿料上掃描,使得陶瓷漿料固化,并與下方已成型部分實現粘結。當一層截面固化完成后,工作臺下降一個層的厚度,刮刀運動在上面鋪上一層均勻的陶瓷光敏樹脂漿料，進行新一輪的截面固化成型,直至完成整個模型。