陶瓷材料因其優(yōu)異的耐高溫性、耐腐蝕性以及良好的化學穩(wěn)定性,,在機械工程,、化學工業(yè)、電子通訊以及生物醫(yī)療等多個領域獲得了廣泛的應用,。然而,,傳統(tǒng)的陶瓷加工方法,如注射成型,、干壓成型,、凝膠注射成型等,對模具的依賴度較高,,難以滿足集成化,、復雜化和精密化陶瓷制品快速制造的需求。與傳統(tǒng)的陶瓷加工技術相比,,陶瓷增材制造技術打破了傳統(tǒng)陶瓷加工過度依賴模具的局限,,無需模具即可快速生產(chǎn)出個性化的陶瓷產(chǎn)品,結構設計自由度高,,并被認為是構成工業(yè)4.0的眾多創(chuàng)新性技術之一,。
根據(jù)Global Market Insights 2024年8月發(fā)布的市場研究報告,,2023年陶瓷3D打印市場價值為6170萬美元,,預計到2032年將達到3.65億美元,年復合增長率為11.5%,,這一數(shù)據(jù)表明,,陶瓷3D打印市場雖然目前仍屬于一個利基市場,但其增長潛力巨大,,未來發(fā)展前景廣闊,。
如今,在以高水平創(chuàng)新為驅動力,,加速培育新型生產(chǎn)力的戰(zhàn)略背景下,,摩方精密公司積極響應國家號召,不斷深化科技創(chuàng)新,致力于新材料的研發(fā)與應用邊界的拓展,,加快增材制造技術的產(chǎn)業(yè)化步伐,,為我國制造業(yè)的升級提供了強有力的技術支撐。
近年來,,摩方精密在材料科學領域取得了顯著成就,,連續(xù)推出了包括氧化鋁、氧化鋯以及聚合物SiOC陶瓷前驅體等多種自主研發(fā)的新型陶瓷材料,。這些材料不僅豐富了市場選擇,,提升了產(chǎn)品的性能指標,而且在航空航天,、生物醫(yī)療,、電子通信等高精尖領域展現(xiàn)了廣泛的應用前景。
超高打印精度,、優(yōu)秀的比強度,、高陶瓷產(chǎn)率以及復雜高精度零部件的可加工性能,加之摩方精密微納3D打印技術所具有的均勻性高,、內應力低,、精度高的陶瓷生坯件制備能力,共同極大地推動了陶瓷材料在工程領域和惡劣環(huán)境中的廣泛應用,。
5G毫米波通訊技術的到來促使基站濾波器朝著小型化、輕量化,、形狀復雜化和低介電損耗化方向發(fā)展,。為了兼顧濾波器尺寸和形狀設計的需要,具有適中介電常數(shù),、超低介電損耗和近零諧振頻率溫度系數(shù)的微波介質陶瓷已經(jīng)成為毫米波通訊的選擇,。
中南大學劉紹軍課題組和河北工業(yè)大學胡寧團隊的程立金老師通過摩方精密面投影微立體光刻(PμSL)技術(microArch® S240,精度:10 μm)成功制備了高性能高精度的Mg2TiO4微波陶瓷,,并澄清了加工參數(shù)(激光功率,、曝光時間和鋪層厚度)對加工精度和介電性能的影響,最終制備出品質因子為142,000GHz的Mg2TiO4微波陶瓷,。
PμSL 3D打印技術能夠定制化地打印出任意結構且具有優(yōu)異介電性能的Mg2TiO4陶瓷,。該技術能夠打印出圓柱和方柱陣列,以及濾波器基底結構(其中圓柱的最小直徑為440 μm,,層厚為40 μm),。打印出的陶瓷的品質因素Q·f最大可達1.5×105 GHz(接近傳統(tǒng)干壓法成型的陶瓷值),介電常數(shù)εr最大為14.3,。
在功能陶瓷的3D打印制備領域,,該新型制備方法取得了重大突破,,有效解決了多項技術難題。傳統(tǒng)3D打印功能陶瓷在成形過程中往往存在樣品精度不足,、密度偏低以及介電性能不及傳統(tǒng)成形方法等缺陷,,而該制備方法通過技術創(chuàng)新,成功克服了這些瓶頸問題,。
這一進展為小型化、高性能濾波器的制造提供了強有力的技術支持,,對于滿足5G/6G通信領域對高性能濾波器的需求具有重要意義,。
來自上海交通大學的研究團隊,,采用摩方精密microArch®S240(精度:10 μm)高精度3D打印設備,,成功制備了生物活性玻璃支架。
該支架通過特殊工藝,,有助于氧化石墨烯(GO)穩(wěn)定且均勻地固定在其表面,。在此基礎上,研究團隊在支架上接種并培養(yǎng)了骨髓干細胞,、靜脈細胞和細胞因子,,隨后將其移植入小鼠體內。實驗結果顯示,,該支架能有效促進毛細血管和骨組織的生成,,其中BG/0.5%GO支架在促進骨再生方面的效果優(yōu)于純生物活性玻璃(BG)支架。
此項研究成功實現(xiàn)了骨組織的再生,,為臨床骨缺損治療提供了新的思路和方法,。基于其優(yōu)異的性能表現(xiàn),,該支架有望在未來的臨床實踐中用于治療骨缺損,,為患者帶來更為有效的治療方案。
此外,,摩方精密在齒科修復領域的一項突破性終端應用成果為“極薄強韌牙齒貼面",,該貼面是厚度可達40 μm,這一技術進步標志著義齒修復技術從傳統(tǒng)的“有創(chuàng)"治療向“無創(chuàng)"治療的重大轉變,,極大地提升了齒科修復治療的技術水平和服務質量,。
值得一提的是,摩方精密的這一創(chuàng)新成果已獲得國家重點研發(fā)計劃重點專項項目的立項支持,,項目名為“極薄強韌陶瓷義齒微立體光固化增材制造技術與裝備",。通過此項目的實施,摩方精密將進一步推動我國口腔醫(yī)學領域的技術創(chuàng)新,,加強臨床研究與實踐的結合,,為齒科修復領域提供更為先進,、高效、精準的解決方案,,從而不斷提升我國口腔醫(yī)療服務的整體水平,,為人民群眾的口腔健康貢獻力量。
在當前先進陶瓷制造領域,,增材制造技術已成為潛力的關鍵發(fā)展方向之一,,以其特別的精細成型能力為陶瓷零部件的生產(chǎn)帶來了革命性的新機遇。該技術不僅提高了產(chǎn)品的精度和復雜性,,同時也優(yōu)化了材料的使用效率,。展望未來,伴隨技術的深入研發(fā)和成本的逐步降低,,陶瓷增材制造技術的應用領域預期將顯著拓寬,,這將極大地促進市場潛力的釋放和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴展。
在此背景下,,摩方精密將持續(xù)致力于推動材料科學的邊界擴展和技術創(chuàng)新,,為機械工程、通訊工程,、航空航天,、生物醫(yī)療領域全新的設計自由度和性能提升,以實現(xiàn)更高效,、更精細,、更具成本效益的陶瓷零部件制造。
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