國宏天易增材制造碳化硅（SiC）陶瓷微流道散熱部件，引領3D打印技術新高度

南極熊導讀：在當今快速發(fā)展的工業(yè)領域，對具有復雜結(jié)構(gòu)的碳化硅（SiC）陶瓷的需求正迅速增長。傳統(tǒng)的制造方法不僅流程繁瑣、耗時，而且模具設計和制作周期漫長。碳化硅的極高硬度和脆性使得其加工過程充滿挑戰(zhàn)，刀具磨損嚴重，且容易產(chǎn)生裂紋等缺陷，難以保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量和尺寸精度。因此，傳統(tǒng)的陶瓷成型方法，在制造復雜精細結(jié)構(gòu)的碳化硅陶瓷部件時存在很大的局限性。

光固化3D打印SiC陶瓷

為解決這些問題， SiC陶瓷的3D打印技術已成為研究和應用的新焦點，它能夠有效應對傳統(tǒng)陶瓷材料在復雜形狀成型、加工難度大、制作周期長和成本高等方面的挑戰(zhàn)。

陶瓷3D打印技術作為一種前沿的制造技術，基于光敏陶瓷漿料的光聚合反應，能夠精確控制材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能，實現(xiàn)復雜形狀和結(jié)構(gòu)的高效制造，確保打印出的碳化硅陶瓷具有足夠的強度和韌性，以滿足實際應用的需求。

△國宏天易碳化硅漿料（固含量58%vt）

技術流程：

材料準備：先將碳化硅陶瓷粉體與粘結(jié)劑、光敏樹脂等混合，制成具有特定性能的漿料或膏料。

成型過程：利用3D打印設備，根據(jù)預先設計好的模型，通過層層堆積的方式將陶瓷漿料或膏料固化成型，構(gòu)建出三維的碳化硅陶瓷坯體。

后處理：打印完成后的坯體需要經(jīng)過脫脂、燒結(jié)等后處理工藝，去除粘結(jié)劑等雜質(zhì)，使碳化硅陶瓷致密化，最終獲得高性能的碳化硅陶瓷部件。

SiC陶瓷光固化成形的挑戰(zhàn)

雖然看起來，其成型過程并不復雜，但碳化硅的高紫外吸光度和高折射率使得紫外光很難引發(fā)光敏樹脂單體的交聯(lián)聚合反應，導致光敏碳化硅漿料固化難、穿深低。此外，許多業(yè)內(nèi)人士認為，陶瓷光固化成形技術成形碳化硅效率低、成本高，難以實現(xiàn)工業(yè)化。

△國宏天易3D打印的碳化硅陶瓷

突破陶瓷3D打印SiC的制造極限

2024年11月13日，南極熊獲悉，西安國宏天易智能科技有限公司開發(fā)了專門適用于陶瓷光固化3D打印的碳化硅漿料，成功解決了碳化硅陶瓷光固化穿深困難的問題，其穿深可達180μm,成型精度±0.05mm；并使用自研裝備JH-C250成功生產(chǎn)制造出來各類包含Gyroid曲面的散熱器及帶微流道的陶瓷基板等，燒結(jié)后密度可達3.03g/cm3以上，強度可以達到260MPa，導熱率可達120Wmk以上。

△未燒成品展示

通過自研的陶瓷光固化3D打印機JH-C250（成型尺寸 250×250×350mm），國宏已能夠?qū)崿F(xiàn)絕大多數(shù)SiC陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，且生產(chǎn)效率顯著提高。

據(jù)悉，JH-C250采用了高精度光源拼接、及國內(nèi)首創(chuàng)的鋼性+柔性組合變速運動刮刀系統(tǒng)、下沉式打印平臺、不間斷中途加料系統(tǒng)和自主研發(fā)的3D模型處理軟件。能夠?qū)崿F(xiàn)20–200μm層厚的陶瓷漿料均勻平鋪，支持高固相含量（≥55 vol%）和高黏度（≥5 Pa.s）的陶瓷漿料光固化增材制造。與國內(nèi)外現(xiàn)有的陶瓷光固化增材制造裝備相比，JH-C250具有更廣泛的材料適用性、更高的打印效率和打印精度。

關于國宏天易

西安國宏天易智能科技有限公司成立于2017年10月，位于西安市未央?yún)^(qū)，擁有8800余平米的生產(chǎn)面積。作為西安交通大學的產(chǎn)學研合作企業(yè)和陜西省快速制造工程技術中心的共建單位，公司以陶瓷增材制造服務、陶瓷增材制造裝備研發(fā)、金屬增材制造服務、PeeK增材制造服務為四大核心業(yè)務，提供從設計優(yōu)化、工藝開發(fā)、裝備研發(fā)、生產(chǎn)服務到特種檢測的全方位服務。

公司以“雙一流”高校畢業(yè)的博士、碩士為核心團隊，構(gòu)建了高層次的專業(yè)人才隊伍，致力于深化優(yōu)化設計與3D打印的結(jié)合應用，專注于工程前沿和學科復雜問題，為客戶提供多領域的深層次設計優(yōu)化綜合解決方案服務。通過我們的努力，國宏天易智能科技有限公司致力于推動3D打印技術在高性能陶瓷制造領域的創(chuàng)新與發(fā)展。