裘芸寧，胡可辉，吕志刚

（1.摩擦学国家重点实验室，北京 100084；2.清华大学 机械工程系，北京 100084）

增材制造（Additive manufacturing，AM）技术在最近的30 年间经历了快速发展[1]，但相对于高分子和金属材料增材制造工艺的日趋成熟，陶瓷材料增材制造发展较为滞后[2—3]。实现陶瓷增材制造有多种方法，其中立体光刻技术是最早发展起来的增材制造工艺之一，该技术由M.L.Griffith 首次用于陶瓷材料成形[4]。目前针对电子陶瓷[5]、生物陶瓷[6—7]、高温结构陶瓷[8—10]等领域有了初步研究。随着数字化投影技术的发展，光固化增材制造的光源也可以采用数字化光处理技术（Digital light processing，DLP），并已成功应用于陶瓷材料的增材制造[11—14]，在成形速度和精度上有了进一步提高。图1 为倒置式DLP 光固化增材制造设备的原理，该成形方式有以下优点：①通过图像投影一次完成整个面的固化，成形速度快；②x-y方向分辨率可达50 μm×50 μm，z轴层厚最小可实现10 μm，成形精度高；③相比于激光光源成本更低，也降低了由于机械结构带来的光源误差；④倒置式至下而上的成形方式节省光固化材料，利用率接近100%[15—17]。

图1 DLP 光固化陶瓷增材制造设备原理Fig.1 Principle of sterolighography ceramic additive manufacturing equipment

光固化陶瓷增材制造技术的工艺过程包括光敏树脂与陶瓷粉体制备浆料、光固化打印获得生坯、脱脂及烧结，成形原理如图2 所示。浆料制备好后在设备中进行逐层曝光，在特定波长光照射作用下，浆料中的光敏树脂单体反应形成高分子有机聚合体，将陶瓷颗粒包裹形成陶瓷生坯。生坯加热进行脱脂，在室温至600 ℃之间将有机物完全脱除，留下陶瓷颗粒由范德华力维持原有形状，这个过程会有一定收缩。……