高性能陶瓷被認為是工業(yè)級快速成型的下一個前沿。近日,法國3D打印機經(jīng)銷商Multistation推出了全新的增材制造工藝Biocerawax——這是一種在Solidscape公司的DoD(dro on Demand)高分辨率基于蠟材料的3D打印技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的低成本生物陶瓷3D打印工藝。
目前的行業(yè)中有幾種方法可以實現(xiàn)高分辨率的陶瓷3D打印,不過其中大多數(shù)都是基于光固化過程的。例如Lithoz的LCM技術(shù),或3DCeram和Prodways的基于DLP技術(shù)的陶瓷制造。而這次Multistation推出的Biocerawax工藝是由法國圣艾蒂安高等礦業(yè)學院(EMSE)開發(fā)的,主要是使用Solidscape的機器進行失模浸漬來制造復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)。
換句話說,這種失模浸漬是先用蠟制造,然后填滿陶瓷,這些蠟會在窯爐的后處理過程中被融化掉,而陶瓷被燒結(jié)在一起。實際上這一技術(shù)與Lithoz和3DCeram的沒有什么實質(zhì)性的差距,只不過Biocerawax技術(shù)使用的是蠟質(zhì)材料而非樹脂,這樣有助于在降低成本,但是對于零部件可能需要更為廣泛的后處理。
到目前為止,生物陶瓷材料,如鈣磷酸鹽(CaP),主要通過傳統(tǒng)陶瓷工藝制造(比如Multistation介紹的,粒子瀝濾、相分離、氣體發(fā)泡、亞克力模板復(fù)制、骨加工等)。但是該公司稱這些傳統(tǒng)的方法存在構(gòu)建限制、內(nèi)部不均勻和樣本之間變化大等缺陷。這種構(gòu)建過程標準化的缺失使得它們難以用于需要嚴格設(shè)計,并具有可重現(xiàn)性的生物實驗。
如今一個可能的解決方案是將計算技術(shù)與增材制造(比如SLA、甚至SLM)結(jié)合起來,這樣的工藝能夠通過高水平的控制設(shè)計來克服這種幾何上以及可重現(xiàn)性的限制。然而激光束技術(shù)不僅成本更高,而且仍然存在一些比較大的缺點,比如從一種生物陶瓷的相組成到另一個之間缺乏靈活性(尤其是對CaP),而且在后處理方面也存在問題,包括原料與支撐材料的去除。
從另一方面,EMSE的David Marchat博士解釋說,Biocerawax工藝可以解決上述大部分問題,并且確保相生物相容性的存在(不會誘發(fā)相位修改和留下有毒殘留物),精確地復(fù)制各種自定義結(jié)構(gòu)(例如最多只有5微米寬的通道等),而且它們的制造成本要比基于激光或者電子束的技術(shù)要低得多。
Multistation在剛剛結(jié)束的法蘭克福formnext展(2015年11月17日—20日)上展示了使用磷酸鈣、羥基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2等生物陶瓷材料制造的模型。
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