【集萃网观察】陶瓷喷墨打印成型技术是一种把计算机辅助制造（cAM）应用于陶瓷成型中的新技术，是在计算机控制下多层打印逐层叠加制出三维陶瓷坯体。它在复杂单体陶瓷制造、有序成分复合材料制造、固体氧化物燃料电池制造等方面有很好的应用前景。

　　一、陶瓷喷墨打印成型技术概述

　　随着电子计算机技术的迅猛发展，采用计算机辅助直接加工制造各种复杂形状产品的技术取得了长足进步。20世纪90年代初H.Marcus等人提出固体自由成型制造（SFF，solid freefol_m fabr-ication）新思路。该方法直接利用计算机CAD设计结果将复杂的三维立体构件经计算机软件切片分割处理，形成计算机可执行像素单元文件，然后通过计算机输出的外部设备将要成型的陶瓷粉体快速形成实际的像素单元，一个一个单元叠加的结果即可直接成型出所需要的三维立体构件。目前SFF技术已经发展成为以下6种。

　　①激光选区烧结法（SLS） 激光器产生的激光按计算机指定的路径和区域扫描堆放的粉体表面，被扫描部位由于受热使颗粒之间烧结，如此一层一层地重复此过程即可制出立体工件。

　　②层片叠加成型法（LOM） 根据计算机分割成的像素几何形状，利用激光在薄片材料上切出实际对应的像素单元，然后将这些单元按顺序一层一层堆叠起来，即得到CAD所设计的工件的立体形状。

　　③熔化覆盖成型法（FDM） 把原材料制成的细丝喂入由计算机控制驱动的熔化器中，熔体通过喷嘴挤出至成型平面上，如此一层一层覆盖便可生成实际的三维立体工件。

　　④立体印刷成型法（SL） 利用紫外激光扫描感光单体使单体聚合，聚合深度由激光辐射量来控制，按计算机指令要求一层一层感光成立体工件。

　　⑤三维打印成型法根据计算机输出的两维像素信息，利用喷嘴向待成型的陶瓷粉床上喷射结合剂，打完一层后在料床顶部添加新粉，再喷结合剂，如此重复进行，最后除去未喷射结合剂的粉料，即可得到要成型的立体工件。

　　⑥喷墨打印成型法将待成型的陶瓷粉制备成陶瓷墨水，通过打印机原理将这种陶瓷墨水直接打印到载体上成型，成型体的形状及几何尺寸由计算机控制。以上这些固体自由成型制造技术有些已经在金属和塑料制造上实现了产业化，将它们用于陶瓷制造上则尚处于开发研究阶段。如果能成功地将这些技术用在陶瓷制造上，则可能使陶瓷制造工艺发生革命性变化，但是，如何有效地堆积出尺寸精确的陶瓷坯体，选区烧结时烧结体中残余应力如何消除，以及如何保证烧结出致密的、不变形的陶瓷产品，这都是摆在陶瓷工作者面前的难题。陶瓷喷墨打印成型技术可应用于固体氧化物电池的制造，多层显微电路制造，结构或压电有序陶瓷复合材料制备，以及小体积高度复杂的整体陶瓷元件的制造。

　　二、国外喷墨打印成型技术的研究动态

　　1.喷墨打印成型技术的历史过程

　　喷墨打印成型技术是从三维打印成型技术发展而来，同时结合了用于文字输出的喷墨打印机的原理。在三维打印成型技术中，所打印的介质为结合剂，而陶瓷粉体本身则以松散状态置于打印台上，显然，这种方法只能制备多孔陶瓷。喷墨打印是用打印机把陶瓷墨水一滴一滴沉积在由计算机控制的某一空间位置，进而完成陶瓷成型。对这一技术的研究，英国布鲁诺大学一直处于领先地位。1995年Blazdell等人首先用连续式喷墨打印机在不同材质的底板上打出了10～110层的Zr02坯体。由于墨水挥发性不好，致使出现上层负荷把下层压坏的现象，没有打出理想的形状。1996年Teng等人对墨水的沉积和黏度进行了全面的最优化研究。1997年Teng等人用连续式喷墨打印机打出了清晰的英文字。由于连续式喷墨打印机要求墨水有足够大的导电性，为了满足导电性要求就要加入足够数量的导电盐。导电盐的存在使墨水中陶瓷粉悬浮分散性变差，从而大大降低了墨水中陶瓷粉末含量。Teng等人用稀悬浮液虽打出了英文字，但是还不能打出多层的陶瓷坯体。1998年Mott等人用按需喷墨打印机打出了1200层带有方洞和悬臂的陶瓷坯体。采用石墨为I临时支持物，1999年M01.t等人打出了1200层的zr02/A1203梯度陶瓷。