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我國(guó)成功完成微重力環(huán)境下的陶瓷立體光刻成形技術(shù)

更新時(shí)間：2018-07-02 瀏覽次數(shù)：2293次

　　根據(jù)新華網(wǎng)，近日，中科院研究團(tuán)隊(duì)成功完成了微重力環(huán)境下的陶瓷材料立體光刻成形技術(shù)?？蒲腥藛T最新研發(fā)的類固態(tài)陶瓷膏體材料，是一種可在失重環(huán)境中約束精細(xì)粉末的新材料形態(tài)，具有適應(yīng)多種微重力條件的流變特性。利用這種新型陶瓷材料，研究團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了太空失重環(huán)境3D打印，為微重力環(huán)境下粉末材料的高精度成形制造提供了新的技術(shù)途徑。

　　具體來說，中科院研究團(tuán)隊(duì)成功完成了微重力環(huán)境下陶瓷材料立體光刻成形技術(shù)試驗(yàn)（SLA 陶瓷3D打?。约拔⒅亓Νh(huán)境下金屬材料鑄造技術(shù)試驗(yàn)，為我國(guó)空間站、深空探索等任務(wù)中實(shí)現(xiàn)“太空制造”拓寬了技術(shù)路線。


　　該試驗(yàn)于6月12日開始，截止到６月13日下午，共進(jìn)行了28次微重力、2次月球重力和2次火星重力飛行，搭載的兩套裝置共獲得10件陶瓷樣品和8件金屬樣品。
　　微重力環(huán)境下粉末材料難以在制造過程中得到有效控制，國(guó)際上普遍采用絲狀材料作為太空制造的主要材料形態(tài)，但后者的一次成型精度和表面光潔度較低，實(shí)際應(yīng)用潛力受限。
　　中科院太空制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（依托單位為空間應(yīng)用中心）自主研發(fā)的類固態(tài)膏體材料，是一種可在失重環(huán)境中約束精細(xì)粉末的新材料形態(tài)，具有適應(yīng)多種微重力條件的流變特性。使用該材料可有效保證制造過程中材料形態(tài)的穩(wěn)定，為微重力環(huán)境下粉末材料的高精度成型提供了新技術(shù)途徑，有望在未來實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體、光學(xué)部件、微機(jī)電系統(tǒng)等產(chǎn)品在太空探索任務(wù)中的原位快速制造。也為月塵月壤等月球資源的就位利用提供了新技術(shù)途徑，將在太空制造領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
　　這兩項(xiàng)試驗(yàn)的目的是為了將來能夠在空間站快速制造出零部件；在太空直接組建大型望遠(yuǎn)鏡或其他科學(xué)儀器；更長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)是為了開展月球、火星等深空探索。月塵的主要成分是納米級(jí)或亞微米級(jí)的硅酸鹽顆粒，其形態(tài)與我們平時(shí)制作陶瓷的原料形態(tài)類似。月壤內(nèi)還含有鈦、鋁、鐵等金屬。下一步，中科院太空制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室想探索一種工藝用月塵制造出陶瓷模具，再用這些模具將月壤中的金屬鑄造成金屬元部件。
　　根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的中國(guó)科學(xué)院太空制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任王功，花了兩年多時(shí)間研究中科院太空制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室如何制造這種不會(huì)在微重力環(huán)境中四處飄散的膏體，這是此項(xiàng)的技術(shù)最具創(chuàng)新，最有價(jià)值的部分。這一技術(shù)可以用來加工月壤等各種精細(xì)粉末。
　　這次制造的陶瓷樣品，包括一面半個(gè)手掌大小的具浮雕效果的陶瓷國(guó)旗，有五角星和“中國(guó)”字樣，一塊六邊形結(jié)構(gòu)件和幾個(gè)立方體。金屬樣品包括螺絲釘和一個(gè)小扳手。
　　據(jù)介紹，中科院太空制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)以先進(jìn)太空制造技術(shù)為研究主題的實(shí)驗(yàn)室，繼2016年?duì)款^開展我國(guó)首次“太空3D打印”技術(shù)實(shí)驗(yàn)后，歷經(jīng)兩年多的研究和準(zhǔn)備，自主研發(fā)了本次任務(wù)所用的納米級(jí)類固態(tài)陶瓷膏體材料、3D打印陶瓷耐高溫模具以及兩套試驗(yàn)裝備，為我國(guó)在太空中實(shí)現(xiàn)多種材料的高精度制造奠定了必要技術(shù)基礎(chǔ)。
　　陶瓷3D打印一直是大家非常關(guān)注的話題，因?yàn)樘沾傻膽?yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，涵蓋科研、醫(yī)療、工業(yè)、建筑及首飾等，尤其是具有許多有利性能的高級(jí)陶瓷材料更是航空航天及國(guó)防等領(lǐng)域需要的材料，而3D打印的陶瓷產(chǎn)品能保證良好的表面質(zhì)量及各種良好性能。
　　據(jù)知名市場(chǎng)研究公司MARKETS AND MARKETS(M&M)發(fā)布的一份調(diào)查報(bào)告顯示，3D打印陶瓷市場(chǎng)的全球規(guī)模有望從2016年的2780萬美元增長(zhǎng)至2021年的1.315億美元，期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)將高達(dá)29.6%。今年5月份，科技部發(fā)布的《“十三五”先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》也指出要圍繞增材制造等13個(gè)主要方向開展重點(diǎn)任務(wù)部署，推動(dòng)先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新能力提升。
　　由此可見，陶瓷3D打印的市場(chǎng)潛力確實(shí)非常可觀。目前，陶瓷3D打印的技術(shù)主要有，激光掃描固化成型技術(shù)（SLA）、數(shù)字光處理技術(shù)（DLP）。陶瓷作為一種傳統(tǒng)的無機(jī)材料，已經(jīng)有上千年的歷史。但是對(duì)于3D打印領(lǐng)域來說，卻是一個(gè)新興的材料。由于陶瓷材料本身的脆性，所以在3D打印領(lǐng)域一直鮮有人涉足。
　　工業(yè)陶瓷3D打印可謂是一項(xiàng)比較新的技術(shù)，最近兩三年才開始出現(xiàn)在市場(chǎng)上。除了國(guó)外的企業(yè)，國(guó)內(nèi)也有一批自主研發(fā)的工業(yè)陶瓷3D打印設(shè)備的企業(yè)，比如北京十維科技，浙江迅實(shí)科技，深圳長(zhǎng)朗，中瑞科技，昆山博力邁，因泰萊等。