纳米晶陶瓷材料/零件的快速成型工艺与设备

一、项目介绍

    传统的粗晶陶瓷材料本身所固有的脆性问题已经成为制约其进一步广泛应用的主要障碍。纳米晶陶瓷材料不仅保持了传统陶瓷材料的优点，而且具有良好的力学性能，纳米陶瓷的这种“刚柔并济”的特性可大大拓宽陶瓷的应用领域。本项目首次提出利用紫外光辐射固化技术直接对纳米陶瓷材料快速成型，不仅可有效解决常规的纳米晶材料块体制备中的块体尺寸和形状受到限制及易于开裂等问题，而且可将三维纳米块体材料的制备过程与纳米晶材料工件的制造过程合二为一，真正达到纳米晶陶瓷工件的随意自由成型。同时，紫外光辐射固化技术是一种新型的环境友好固化技术，具有聚合速度快、百分之百的聚合转化率、固化材料质量高等诸多优点，通过本项目的研究可真正实现纳米陶瓷材料的绿色制造。主要研究内容：

（1） 总体方案研究

（2） 快速成型系统及配套装置研究

（3） 数据处理方法与软件开发技术研究

（4） 纳米晶陶瓷材料成型工艺研究

（5） 成型件后处理（致密化烧结）工艺研究

（6）成型零件的结构与性能实验研究

二、项目完成阶段情况：

1、完成了课题的总体方案设计，包括机械、电控、算法与软件、材料与工艺实验等。

2、完成了快速成型系统机械装置的设计工作，目前已投入工厂制造，同时完成了电控硬件的设计和调试工作。

3、完成了快速成型软件的信息处理工作，包括STL文件修补、基于STL文件的分层切片、光斑半径补偿、加工路径最优规划、控制系统驱动等软件编程和算法研究工作。4、完成了纳米材料的选择、性能分析和一些实验工作，完成了光敏树脂的选择的性能分析工作。5、完成了三种纳米陶瓷分体在液态光敏树脂中的分散技术研究，完成了三种纳米陶瓷分体在自然松散状态下的烧结实验。

三、国内外市场预测：

    资料表明，当超微粒粉成型为某种所需要的形状之后，通过烧结得到超微粒陶瓷制品，具有耐热性、耐腐蚀性能好、硬度高、在高温度下具有高硬度、不需要冷却的特点，并且化学结构精细，容易控制成型。因此将其作为汽车发动机、柴油机转子，滚珠轴承和精密机床的主轴以及核反应堆的内部部件等是很适合的。比如，在国防上，如果用纳米陶瓷的刚性来完善装甲车的外壳，制成防弹装甲，可以达到使导弹滑落或弹射回去的奇迹。用来制造潜水艇，可以使潜艇下潜深度达到深海海域。如果在机械行业普遍使用纳米陶瓷轴承，就可以使机械的转速加快，自重减轻，稳定性能完善。一把手持的钻机，在使用金属轴承条件下，到　7000转，轴承就支撑不下去了，如果用陶瓷轴承就完全没有这个问题。据说，德国的本茨汽车出口到中国时，一律把车上的陶瓷轴承拆掉再出口。那么我们如果在国产汽车上使用质量不亚于本茨的陶瓷轴承，又意味着什么呢？另据报道，由清华大学北京精细陶瓷实验室承担的纳米陶瓷复合人工股骨，经过性能评价、检测和动物实验与临床研究，其耐磨性能远远优于金属人工髋关节，大大提高了“人工髋关节与人工骨”的安全性、可靠性。由此可见，本项目的研制成功，可大大拓宽快速成型的应用领域，在汽车、国防、航空航天、机械等领域都有着非常广阔的应用前景。

三、生产条件

预计项目投资：105万元。

四、合作方式

 欢迎投资，尽快实现产业化生产。