基于3D打印模具和凝胶注模成型的多孔氧化铝陶瓷成型工艺

刘 杰， 曹 澍*， 俞经虎,2

(1.江南大学 机械工程学院， 江苏 无锡 214122；2.江南大学 江苏省食品先进制造技术与装备重点实验室， 江苏 无锡 214122)

多孔陶瓷材料因其结构中有许多孔隙而区别于传统陶瓷材料，具有表观密度小、相对质量轻、吸声隔热和过滤性吸附性好等特点，可应用于流体分离过滤、降低噪音、吸能缓冲、屏蔽电磁信号、隔热保温、热交换及催化剂等载体中[1-3]。由于陶瓷的导电性差、硬度高、熔点高等特性，许多复杂形状的高强度高性能陶瓷结构件难以直接成型；凝胶注模成型技术不仅能获得高机械强度的生胚，而且不受复杂的成型形状和尺寸限制，但是对模具依赖的局限性，使得产品设计周期较长。将传统陶瓷成型技术和3D成型技术结合，使用立体光固化3D打印技术制作模具，利用凝胶注模成型复杂结构多孔陶瓷，最后去除树脂模具[4-5]。这种方法不仅可以较容易获得多孔陶瓷材料，还可以随时根据需要改变模具形状，有利于进行各种对比和实验，所需器材和原料少，工艺简单，为制备复杂结构多孔陶瓷部件提供参考。

陶瓷浆料在复杂结构模具填充过程中，主要有2点因素影响其结构完整性：一是陶瓷浆料自身的流变性和稳定性；二是陶瓷浆料在一般模具充型过程中，仅靠浆料本身的重力作用就可以完成，但是对于复杂结构模具，仅靠重力作用难以满足在细微结构中的充型要求[6]。课题组主要以这2点作为研究内容：制备具有良好均匀性、流动性、稳定性、高固含量的氧化铝陶瓷浆料；……