國宏天易增材制造碳化硅（SiC）陶瓷微流道散熱部件，引領3D打印技術新高度
時間：2024-11-14 09:26 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
導讀：在當今快速發展的工業領域，對具有復雜結構的碳化硅（SiC）陶瓷的需求正迅速增長。傳統的制造方法不僅流程繁瑣、耗時，而且模具設計和制作周期漫長。碳化硅的極高硬度和脆性使得其加工過程充滿挑戰，刀具磨損嚴重，且容易產生裂紋等缺陷，難以保證產品的表面質量和尺寸精度。因此，傳統的陶瓷成型方法，在制造復雜精細結構的碳化硅陶瓷部件時存在很大的局限性。
光固化3D打印SiC陶瓷
為解決這些問題， SiC陶瓷的3D打印技術已成為研究和應用的新焦點，它能夠有效應對傳統陶瓷材料在復雜形狀成型、加工難度大、制作周期長和成本高等方面的挑戰。陶瓷3D打印技術作為一種前沿的制造技術，基于光敏陶瓷漿料的光聚合反應，能夠精確控制材料的微觀結構和性能，實現復雜形狀和結構的高效制造，確保打印出的碳化硅陶瓷具有足夠的強度和韌性，以滿足實際應用的需求。
技術流程：
材料準備：先將碳化硅陶瓷粉體與粘結劑、光敏樹脂等混合，制成具有特定性能的漿料或膏料。
成型過程：利用3D打印設備，根據預先設計好的模型，通過層層堆積的方式將陶瓷漿料或膏料固化成型，構建出三維的碳化硅陶瓷坯體。
后處理：打印完成后的坯體需要經過脫脂、燒結等后處理工藝，去除粘結劑等雜質，使碳化硅陶瓷致密化，最終獲得高性能的碳化硅陶瓷部件。
SiC陶瓷光固化成形的挑戰
雖然看起來，其成型過程并不復雜，但碳化硅的高紫外吸光度和高折射率使得紫外光很難引發光敏樹脂單體的交聯聚合反應，導致光敏碳化硅漿料固化難、穿深低。此外，許多業內人士認為，陶瓷光固化成形技術成形碳化硅效率低、成本高，難以實現工業化。
突破陶瓷3D打印SiC的制造極限
2024年11月13日，南極熊獲悉，西安國宏天易智能科技有限公司開發了專門適用于陶瓷光固化3D打印的碳化硅漿料，成功解決了碳化硅陶瓷光固化穿深困難的問題，其穿深可達180μm,成型精度±0.05mm；并使用自研裝備JH-C250成功生產制造出來各類包含Gyroid曲面的散熱器及帶微流道的陶瓷基板等，燒結后密度可達3.03g/cm3以上，強度可以達到260MPa，導熱率可達120Wmk以上。
通過自研的陶瓷光固化3D打印機JH-C250（成型尺寸 250×250×350mm），國宏已能夠實現絕大多數SiC陶瓷產品的生產制造，且生產效率顯著提高。
據悉，JH-C250采用了高精度光源拼接、及國內首創的鋼性+柔性組合變速運動刮刀系統、下沉式打印平臺、不間斷中途加料系統和自主研發的3D模型處理軟件。能夠實現20–200μm層厚的陶瓷漿料均勻平鋪，支持高固相含量（≥55 vol%）和高黏度（≥5 Pa.s）的陶瓷漿料光固化增材制造。與國內外現有的陶瓷光固化增材制造裝備相比，JH-C250具有更廣泛的材料適用性、更高的打印效率和打印精度。
關于國宏天易
西安國宏天易智能科技有限公司成立于2017年10月，位于西安市未央區，擁有8800余平米的生產面積。作為西安交通大學的產學研合作企業和陜西省快速制造工程技術中心的共建單位，公司以陶瓷增材制造服務、陶瓷增材制造裝備研發、金屬增材制造服務、PeeK增材制造服務為四大核心業務，提供從設計優化、工藝開發、裝備研發、生產服務到特種檢測的全方位服務。
公司以“雙一流”高校畢業的博士、碩士為核心團隊，構建了高層次的專業人才隊伍，致力于深化優化設計與3D打印的結合應用，專注于工程前沿和學科復雜問題，為客戶提供多領域的深層次設計優化綜合解決方案服務。通過我們的努力，國宏天易智能科技有限公司致力于推動3D打印技術在高性能陶瓷制造領域的創新與發展。
光固化3D打印SiC陶瓷
為解決這些問題， SiC陶瓷的3D打印技術已成為研究和應用的新焦點，它能夠有效應對傳統陶瓷材料在復雜形狀成型、加工難度大、制作周期長和成本高等方面的挑戰。陶瓷3D打印技術作為一種前沿的制造技術，基于光敏陶瓷漿料的光聚合反應，能夠精確控制材料的微觀結構和性能，實現復雜形狀和結構的高效制造，確保打印出的碳化硅陶瓷具有足夠的強度和韌性，以滿足實際應用的需求。
△國宏天易碳化硅漿料（固含量58%vt）
技術流程：
材料準備：先將碳化硅陶瓷粉體與粘結劑、光敏樹脂等混合，制成具有特定性能的漿料或膏料。
成型過程：利用3D打印設備，根據預先設計好的模型，通過層層堆積的方式將陶瓷漿料或膏料固化成型，構建出三維的碳化硅陶瓷坯體。
后處理：打印完成后的坯體需要經過脫脂、燒結等后處理工藝，去除粘結劑等雜質，使碳化硅陶瓷致密化，最終獲得高性能的碳化硅陶瓷部件。
SiC陶瓷光固化成形的挑戰
雖然看起來，其成型過程并不復雜，但碳化硅的高紫外吸光度和高折射率使得紫外光很難引發光敏樹脂單體的交聯聚合反應，導致光敏碳化硅漿料固化難、穿深低。此外，許多業內人士認為，陶瓷光固化成形技術成形碳化硅效率低、成本高，難以實現工業化。
△國宏天易3D打印的碳化硅陶瓷
突破陶瓷3D打印SiC的制造極限
2024年11月13日，南極熊獲悉，西安國宏天易智能科技有限公司開發了專門適用于陶瓷光固化3D打印的碳化硅漿料，成功解決了碳化硅陶瓷光固化穿深困難的問題，其穿深可達180μm,成型精度±0.05mm；并使用自研裝備JH-C250成功生產制造出來各類包含Gyroid曲面的散熱器及帶微流道的陶瓷基板等，燒結后密度可達3.03g/cm3以上，強度可以達到260MPa，導熱率可達120Wmk以上。
△未燒成品展示
通過自研的陶瓷光固化3D打印機JH-C250（成型尺寸 250×250×350mm），國宏已能夠實現絕大多數SiC陶瓷產品的生產制造，且生產效率顯著提高。
據悉，JH-C250采用了高精度光源拼接、及國內首創的鋼性+柔性組合變速運動刮刀系統、下沉式打印平臺、不間斷中途加料系統和自主研發的3D模型處理軟件。能夠實現20–200μm層厚的陶瓷漿料均勻平鋪，支持高固相含量（≥55 vol%）和高黏度（≥5 Pa.s）的陶瓷漿料光固化增材制造。與國內外現有的陶瓷光固化增材制造裝備相比，JH-C250具有更廣泛的材料適用性、更高的打印效率和打印精度。
關于國宏天易
西安國宏天易智能科技有限公司成立于2017年10月，位于西安市未央區，擁有8800余平米的生產面積。作為西安交通大學的產學研合作企業和陜西省快速制造工程技術中心的共建單位，公司以陶瓷增材制造服務、陶瓷增材制造裝備研發、金屬增材制造服務、PeeK增材制造服務為四大核心業務，提供從設計優化、工藝開發、裝備研發、生產服務到特種檢測的全方位服務。
公司以“雙一流”高校畢業的博士、碩士為核心團隊，構建了高層次的專業人才隊伍，致力于深化優化設計與3D打印的結合應用，專注于工程前沿和學科復雜問題，為客戶提供多領域的深層次設計優化綜合解決方案服務。通過我們的努力，國宏天易智能科技有限公司致力于推動3D打印技術在高性能陶瓷制造領域的創新與發展。
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