陶瓷是人类最古老的材料。同时，它们是二十一世纪关键技术中最有前途的材料之一。但是，陶瓷在形状和工艺上具有挑战性，特别是对于3D打印(也称为增材制造(AM))将成为有趣的制造方法的应用。
埃因霍温科技大学(TU/e)博士学位候选人SteynWestbeek开发了一个模型，以帮助实现更大的陶瓷物体的增材制造。该研究是更大的研究项目的一部分-与应用科学研究中心TNO和TU/e高科技系统中心一起-以及其他博士学位。候选人，研究陶瓷的整个打印过程，包括层沉积以及改进3-D打印机的概念和控制。
独特的特性既有好处也有挑战
陶瓷通常是出色的电绝缘体和绝热体，当面对许多化学物质和温度时，它们是坚硬，坚固，生物相容和坚固的。这些独特的性能意味着陶瓷可以在许多不同的应用中帮助改善生活质量，节省能源，减少磨损并延长组件的使用寿命。但是，这些品质还可能导致3-D打印过程中某个阶段发生变形和裂缝，通常是由于材料内部的应力。
尽管AM在其他材料上已逐渐成为主流，但AM对陶瓷却不是很了解。到目前为止，它主要用于生产少量的非常细小的小于几厘米的物体。较大的物体容易开裂。
Westbeek创建了3D打印机内部物理过程的模型，以帮助增进对陶瓷3D打印的理解，并可以打印更大的物体。陶瓷增材制造分为两个步骤：首先，将非常薄的一层陶瓷粉末和一种粘合剂混合物铺放下来，然后在每一层之间用紫外线将其硬化。这将创建对象的最终形状。其次，将物体在烤箱中加热以去除粘合剂，就像烘烤粘土雕塑一样。
预测硬化阶段出了什么问题
Westbeek主要关注UV硬化阶段，在该阶段粘合剂/粉末混合物变成固体。硬化步骤可能是材料应力的来源。该模型包括打印机设置，例如UV光源的特性和粘合剂的属性，以及诸如硬化过程中光从陶瓷粉末上弹起，物体内部温度升高等过程。
有了这些知识，就可以更改3-D打印过程，以确保它最适合您要打印的形状。这减少了许多不同的问题，例如壁太厚，物体过热，硬化太少或不均匀，最后是应力的产生，该应力可能导致裂纹和不希望的变形。这种新的理解是印刷复杂形状和大面积陶瓷的重要一步。
