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ASTM新标准框架出炉:专为3D打印陶瓷零部件设计,破解收缩与脆化难题

一批陶瓷零件从3D打印机里取出来,表面光洁,尺寸精准。
放进烧结炉一烧,再拿出来,缩了一圈,有的干脆裂了。

收缩和脆化,这两个词几乎是陶瓷增材制造从业者共同的噩梦。

ASTM International最近出手了,打算给陶瓷3D打印立一套设计规矩。

ASTM International总部在美国,专门制定技术标准,我们平时听到的很多材料测试标准都出自这家机构。
它旗下的增材制造技术委员会F42,成立于2009年,目前拥有超过775名成员。这次,该委员会提出了一份编号WK84355的指南文件,目前作为工作项目正在制定过程中。

这份指南想做的事情很具体:给用增材制造技术生产技术陶瓷的厂商搭一个框架,从设计阶段就避开收缩和脆化这两个坑。
其目标用户是从事3D打印陶瓷组件的产品规划者和设计师。
ASTM委员会表示,「本指南提供了关于陶瓷零件及陶瓷增材制造特殊可能性的必要基础知识,因此,不要求使用者具备这些领域更为深入的前期知识。」

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陶瓷增材制造正越来越多地被应用于从医疗、牙科到航空航天和电子等各个领域。
技术陶瓷增材制造材料具备一些超越金属和聚合物增材制造能力的特性,包括卓越的硬度、耐热性、化学惰性和绝缘性能。
然而,由于陶瓷3D打印成型的是生坯,烧结成为必要的后处理步骤,这引入了收缩等因素。
烧结阶段的收缩可能难以控制,但可以在设计阶段加以考虑。
或者,至少在设计的阶段能够缓解与收缩相关的风险,例如脆化问题。

不过,陶瓷增材制造标准化这条路,ASTM不是走到这儿才想起要修。
F42委员会跟国际标准化组织负责增材制造的ISO/TC 261技术委员会已经合作多年。

两边拿出的第一个成果,是《ISO/ASTM 52940 还原光聚合用陶瓷浆料原料表征》,2025年11月发布。
这套标准管的是浆料,也就是陶瓷原料怎么表征,怎么保证批次稳定。

另一条线也在推进。
ISO/ASTM 52957《陶瓷增材制造,设计指南》,2022年立项,当时是ISO/TC 261/JG 82的初步工作项目,眼下已经走到国际标准草案阶段。

不过这个标准更偏通用设计规则。
那WK84355为什么还要单独立一个?
因为它要做的,是在这个基础上再收窄一层,专门针对增材制造(AM)陶瓷零部件的专用设计规则。

ASTM成员布兰登·考克斯是电子光学实验室首席工程师,他解释过为什么要这么较真。
「陶瓷以其强度、耐热性、硬度、化学惰性和电绝缘性能而著称,但同时也有脆性,并在最终烧结过程中会发生收缩。
该指南可以帮助客户和监管机构根据相关技术需求,评估增材制造陶瓷零件是否得到恰当的设计。」

ASTM也向外界敞开了门,欢迎各方参与标准制定。
随着陶瓷增材制造已超越其作为小众3D打印技术的地位,并逐渐发展成为一种工业化的生产方法,这在很大程度上归功于少数硬件领导企业,人们越来越关注为该工艺制定标准。
例如,就在本周早些时候,美国国家标准与技术研究院(NIST)正在致力于创建标准化的测量程序,用于表征直写成型和光聚合工艺所用的陶瓷增材制造原料。

标准这事儿,听着是挺枯燥的,但真到零件开裂的那天,你就知道规矩有多值钱。

08-07 17:54 转载自:3dadept,如对内容有疑问,请联系我们:yihanzhong@amedao.com
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