陶瓷3D打印和陶瓷金屬化（復(fù)合）都是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)熱點，但是它們也有著相當(dāng)門檻，比如生產(chǎn)設(shè)備成本高昂，質(zhì)量與傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品存在差異，最重要的是應(yīng)用市場訂單的開發(fā)度不足。德國Alumina Systems GmbH是專注提供創(chuàng)新陶瓷金屬復(fù)合系統(tǒng)和3D打印陶瓷部件解決方案的領(lǐng)先企業(yè)，為許多應(yīng)用開發(fā)了獨有技術(shù)和產(chǎn)品，值得有志于此的先進陶瓷材料企業(yè)了解一番。

一、技術(shù)工藝及設(shè)備

1、3D打印

Alumina Systems主要使用99.9%的氧化鋁和氧化鋯，替代其他傳統(tǒng)工藝例如注塑、壓制或擠壓生產(chǎn)從原型到系列的致密陶瓷部件。具體采用了基于光刻的陶瓷制造(LCM)技術(shù)，配置了3DCERAM公司的C3600 ULTIMATE和LITHOZ公司的CERA FAB 8500兩種主力機型。

產(chǎn)品案例

用于涂覆半導(dǎo)體晶圓的氧化鋁氣體分配環(huán)

涂覆半導(dǎo)體晶圓的氣體分配環(huán)的作用是確保氣體能夠均勻、穩(wěn)定地分配到晶圓表面，通常由高純度、耐腐蝕的材料（如氧化鋁）制成，具有精密的結(jié)構(gòu)。

除了選擇光刻工藝和設(shè)備，Alumina Systems表示應(yīng)該在構(gòu)建組件之前進行數(shù)值組件設(shè)計，具體是利用有限元方法(FEM)將組件的所有材料區(qū)域分解為無限小塊，并根據(jù)其是金屬、陶瓷、塑料還是焊接材料為其分配材料屬性。由此也引出另一核心技術(shù)

2、陶瓷金屬化（復(fù)合）

利用FEM開發(fā)工具進行陶瓷金屬焊接部件的設(shè)計，模擬包括焊料在內(nèi)的整個焊接連接，焊接過程本身被模擬為復(fù)合應(yīng)力，根據(jù)情況還可以施加溫度變化或機械載荷等外部應(yīng)力，統(tǒng)計后處理器可根據(jù)當(dāng)前技術(shù)水平計算組件斷裂的概率。不同的組件設(shè)計可以快速相互比較，模擬的成本通常明顯低于初始樣本的工具成本。

產(chǎn)品案例

船舶柴油機傳感器

控制船舶柴油機的傳感器過去是從陶瓷基板上激光加工而成，不僅有類似斷裂的鋒利邊緣，重要的是將連接線直接焊接到陶瓷上會產(chǎn)生焊點在高溫下松動的缺陷，而在航行期間頻繁維修明顯行不通。Alumina Systems使用FEM方法計算，設(shè)計并壓制了更厚的陶瓷體，并進行釬焊連接，傳感器因此也能夠承受高溫和高壓而不斷裂，連接線也不再松動。

二、應(yīng)用領(lǐng)域及產(chǎn)品

用于傳感器構(gòu)造的彎線工具

這些工具主要用于在傳感器制造過程中彎曲和連接金屬線或?qū)Ь€，以實現(xiàn)傳感器元件與其他電子設(shè)備的連接。

固定裝置絲網(wǎng)印刷傳感器構(gòu)件

固定裝置絲網(wǎng)印刷可以實現(xiàn)高精度、高分辨率的印刷導(dǎo)電圖案或結(jié)構(gòu)，主要用于制作傳感器的電極、導(dǎo)線或其他關(guān)鍵組件。

催化劑載體(左） 換熱器（右）

衛(wèi)星發(fā)動機噴嘴（左） 陶瓷金屬復(fù)合外殼（右）

陶瓷金屬化激光發(fā)生器（左） 石油鉆井用真空密封特殊高壓套管（右）

陶瓷金屬復(fù)合等離子板（電離空氣等）（左） 用于X射線技術(shù)的陶瓷金屬復(fù)合部件（醫(yī)療等）（右）

陶瓷金屬復(fù)合真空密封部件（儲氫等）

小結(jié)

陶瓷-金屬復(fù)合材料部件在一個部件中結(jié)合了典型的陶瓷（如電絕緣）和典型的金屬特性（如可焊性），因此也就具備了單一材料所沒有的優(yōu)勢。在未來擁有非常大的擴產(chǎn)空間?！懊考a(chǎn)品都有一個絕妙的創(chuàng)意”，這是Alumina Systems的宣言。其產(chǎn)品在一些利基市場中占據(jù)主要市場，比如直徑達6英寸的半導(dǎo)體外殼產(chǎn)品供應(yīng)約60%的全球市場，相信對其上述技術(shù)、工藝以及產(chǎn)品的介紹，對拓寬視野，打開思路提供一些幫助。

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