盡管對于3D打印技術(shù)的前景很少人會提出質(zhì)疑，但是客觀地說，這項技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)算不上成熟，因為它在很多方面都有著或多或少的缺陷。比如那些用于航空航天應(yīng)用的金屬或陶瓷粉末3D打印機(jī)，它們打印出來的部件經(jīng)常會有一些非常細(xì)微的鋒利邊緣或者孔隙，盡管這些缺陷非常細(xì)微，您甚至用肉眼都無法看到它們。但是不久前，美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的研究人員們先前發(fā)現(xiàn)這些小瑕疵會降低3D打印對象的機(jī)械屬性?？梢哉f，這也是阻礙工業(yè)級3D打印技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的原因之一。

近日，來自德國聯(lián)邦材料研究和檢測機(jī)構(gòu)（BAM）研究所的科學(xué)家們開發(fā)出了一項革命性的陶瓷粉末3D打印技術(shù)，就完全克服了上述問題。

BAM隸屬于BMWi，即德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)與能源部（千萬別跟汽車品牌寶馬公司弄混淆了）。BAM作為該部的一個研究所，主要專注于材料工程和測試，并就如何保護(hù)人、環(huán)境和材料貨物提供咨詢意見。德國的建筑、工程等行業(yè)常常依賴于BAM的研究和認(rèn)證。

如今，使用一種自定義的3D粉末打印技術(shù)，該研究所能夠3D打印出具有更高穩(wěn)定性的陶瓷結(jié)構(gòu)。在這些3D打印的陶瓷結(jié)構(gòu)中，空襲和毛邊不再存在，從而減少了斷裂的可能性并提高了零部件密度。與此同時，他們的方法快速、簡單、價格低廉，而且不使用有害物質(zhì)——非常適于范圍廣泛的制造行業(yè)。

據(jù)悉，該BAM陶瓷3D打印項目的負(fù)責(zé)人Jens Günster教授開發(fā)出了一種被稱為預(yù)陶瓷的聚合物，該聚合物可以在3D打印過程中被轉(zhuǎn)化為陶瓷。與普通陶瓷不同的是，該材料可以交聯(lián)、塑性變形、熔化或用各種溶劑溶解。

研究人員稱，這項技術(shù)最大的特點(diǎn)在于它的成本相當(dāng)?shù)土?。“我們使用的是市場上一種很便宜的粉末，這種粉末經(jīng)常被用于工業(yè)處理和化妝品的制造。我們逐層施加它，并用一種溶劑將其粘附在一起，以形成所需的結(jié)構(gòu)?！盙ünster教授透露。這種逐層3D打印溶劑的方式有點(diǎn)像噴墨打印，與此同時，聚合物會在1200攝氏度以上的無氧環(huán)境種燃燒，把SiOC變成陶瓷。

據(jù)稱，為了使整個過程完成，德國工程師們不得不依靠一種全新的共聚物。這是因為，3D打印的聚合物會在60攝氏度的時候開始熔化，使燒制無法完成。為了克服這一問題，他們將一種交聯(lián)介質(zhì)加入了溶解的粉末，以確保在燒制過程中對象結(jié)構(gòu)得以維持。

然后，他們使用了兩個不同的打印頭，一個用來擠出溶劑/交聯(lián)介質(zhì)，另一個擠出純?nèi)軇！拔覀兪褂眠@兩種液體分別打印結(jié)構(gòu)的骨架和表面。骨架可以在燒制的過程中保留起結(jié)構(gòu)，因為它含有交聯(lián)劑。而沒有交聯(lián)劑的表面會在燒制過程中融化。它會與骨骼融合在一起，甚至?xí)谡扯取⒈砻鎻埩椭亓Φ南嗷プ饔孟逻M(jìn)入其晶格結(jié)構(gòu)。因此，我們就獲得了一種表面光滑、無孔隙或鋒利邊緣的陶瓷制品?！痹摻淌谡f。

值得一提的是，在開發(fā)期間，BAM研究團(tuán)隊與德國知名工業(yè)級3D打印企業(yè)Voxeljet進(jìn)行了合作。