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我國成功完成微重力環(huán)境下的陶瓷立體光刻成形技術
更新時間：2018-07-02 瀏覽次數(shù)：2156次
根據(jù)新華網(wǎng)，近日，中科院研究團隊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。科研人員最新研發(fā)的類固態(tài)陶瓷膏體材料，是一種可在失重環(huán)境中約束精細粉末的新材料形態(tài)，具有適應多種微重力條件的流變特性。利用這種新型陶瓷材料，研究團隊成功實現(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途徑。
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，實際應用潛力受限。
中科院太空制造技術重點實驗室（依托單位為空間應用中心）自主研發(fā)的類固態(tài)膏體材料，是一種可在失重環(huán)境中約束精細粉末的新材料形態(tài)，具有適應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途徑，有望在未來實現(xiàn)半導體、光學部件、微機電系統(tǒng)等產(chǎn)品在太空探索任務中的原位快速制造。也為月塵月壤等月球資源的就位利用提供了新技術途徑，將在太空制造領域產(chǎn)生深遠影響。
這兩項試驗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鏡或其他科學儀器；更長遠的目標是為了開展月球、火星等深空探索。月塵的主要成分是納米級或亞微米級的硅酸鹽顆粒，其形態(tài)與我們平時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重點實驗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)領導這項實驗的中國科學院太空制造技術重點實驗室主任王功，花了兩年多時間研究中科院太空制造技術重點實驗室如何制造這種不會在微重力環(huán)境中四處飄散的膏體，這是此項的技術最具創(chuàng)新，最有價值的部分。這一技術可以用來加工月壤等各種精細粉末。
這次制造的陶瓷樣品，包括一面半個手掌大小的具浮雕效果的陶瓷國旗，有五角星和“中國”字樣，一塊六邊形結構件和幾個立方體。金屬樣品包括螺絲釘和一個小扳手。
據(jù)介紹，中科院太空制造技術重點實驗室是一個以先進太空制造技術為研究主題的實驗室，繼2016年牽頭開展我國首次“太空3D打印”技術實驗后，歷經(jīng)兩年多的研究和準備，自主研發(fā)了本次任務所用的納米級類固態(tài)陶瓷膏體材料、3D打印陶瓷耐高溫模具以及兩套試驗裝備，為我國在太空中實現(xiàn)多種材料的高精度制造奠定了必要技術基礎。
陶瓷3D打印一直是大家非常關注的話題，因為陶瓷的應用領域非常廣泛，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陶瓷材料更是航空航天及國防等領域需要的材料，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)知名市場研究公司MARKETS AND MARKETS(M&M)發(fā)布的一份調(diào)查報告顯示，3D打印陶瓷市場的全球規(guī)模有望從2016年的2780萬美元增長至2021年的1.315億美元，期間的復合年增長率(CAGR)將高達29.6%。今年5月份，科技部發(fā)布的《“十三五”先進制造技術領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》也指出要圍繞增材制造等13個主要方向開展重點任務部署，推動先進制造技術領域創(chuàng)新能力提升。
由此可見，陶瓷3D打印的市場潛力確實非常可觀。目前，陶瓷3D打印的技術主要有，激光掃描固化成型技術（SLA）、數(shù)字光處理技術（DLP）。陶瓷作為一種傳統(tǒng)的無機材料，已經(jīng)有上千年的歷史。但是對于3D打印領域來說，卻是一個新興的材料。由于陶瓷材料本身的脆性，所以在3D打印領域一直鮮有人涉足。
工業(yè)陶瓷3D打印可謂是一項比較新的技術，最近兩三年才開始出現(xiàn)在市場上。除了國外的企業(yè)，國內(nèi)也有一批自主研發(fā)的工業(yè)陶瓷3D打印設備的企業(yè)，比如北京十維科技，浙江迅實科技，深圳長朗，中瑞科技，昆山博力邁，因泰萊等。
具體來說，中科院研究團隊成功完成了微重力環(huán)境下陶瓷材料立體光刻成形技術試驗（SLA 陶瓷3D打印），以及微重力環(huán)境下金屬材料鑄造技術試驗，為我國空間站、深空探索等任務中實現(xiàn)“太空制造”拓寬了技術路線。
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，實際應用潛力受限。
中科院太空制造技術重點實驗室（依托單位為空間應用中心）自主研發(fā)的類固態(tài)膏體材料，是一種可在失重環(huán)境中約束精細粉末的新材料形態(tài)，具有適應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途徑，有望在未來實現(xiàn)半導體、光學部件、微機電系統(tǒng)等產(chǎn)品在太空探索任務中的原位快速制造。也為月塵月壤等月球資源的就位利用提供了新技術途徑，將在太空制造領域產(chǎn)生深遠影響。
這兩項試驗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鏡或其他科學儀器；更長遠的目標是為了開展月球、火星等深空探索。月塵的主要成分是納米級或亞微米級的硅酸鹽顆粒，其形態(tài)與我們平時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重點實驗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)領導這項實驗的中國科學院太空制造技術重點實驗室主任王功，花了兩年多時間研究中科院太空制造技術重點實驗室如何制造這種不會在微重力環(huán)境中四處飄散的膏體，這是此項的技術最具創(chuàng)新，最有價值的部分。這一技術可以用來加工月壤等各種精細粉末。
這次制造的陶瓷樣品，包括一面半個手掌大小的具浮雕效果的陶瓷國旗，有五角星和“中國”字樣，一塊六邊形結構件和幾個立方體。金屬樣品包括螺絲釘和一個小扳手。
據(jù)介紹，中科院太空制造技術重點實驗室是一個以先進太空制造技術為研究主題的實驗室，繼2016年牽頭開展我國首次“太空3D打印”技術實驗后，歷經(jīng)兩年多的研究和準備，自主研發(fā)了本次任務所用的納米級類固態(tài)陶瓷膏體材料、3D打印陶瓷耐高溫模具以及兩套試驗裝備，為我國在太空中實現(xiàn)多種材料的高精度制造奠定了必要技術基礎。
陶瓷3D打印一直是大家非常關注的話題，因為陶瓷的應用領域非常廣泛，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陶瓷材料更是航空航天及國防等領域需要的材料，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)知名市場研究公司MARKETS AND MARKETS(M&M)發(fā)布的一份調(diào)查報告顯示，3D打印陶瓷市場的全球規(guī)模有望從2016年的2780萬美元增長至2021年的1.315億美元，期間的復合年增長率(CAGR)將高達29.6%。今年5月份，科技部發(fā)布的《“十三五”先進制造技術領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》也指出要圍繞增材制造等13個主要方向開展重點任務部署，推動先進制造技術領域創(chuàng)新能力提升。
由此可見，陶瓷3D打印的市場潛力確實非常可觀。目前，陶瓷3D打印的技術主要有，激光掃描固化成型技術（SLA）、數(shù)字光處理技術（DLP）。陶瓷作為一種傳統(tǒng)的無機材料，已經(jīng)有上千年的歷史。但是對于3D打印領域來說，卻是一個新興的材料。由于陶瓷材料本身的脆性，所以在3D打印領域一直鮮有人涉足。
工業(yè)陶瓷3D打印可謂是一項比較新的技術，最近兩三年才開始出現(xiàn)在市場上。除了國外的企業(yè)，國內(nèi)也有一批自主研發(fā)的工業(yè)陶瓷3D打印設備的企業(yè)，比如北京十維科技，浙江迅實科技，深圳長朗，中瑞科技，昆山博力邁，因泰萊等。
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