近日，哈爾濱工業大學重慶研究院項目負責人、博士生導師楊治華帶領團隊圍繞“先進陶瓷及其智能制造技術”取得重大突破，掌握了結構功能一體化陶瓷及其器件制備核心技術，特別是攻克了陶瓷3D打印“定制化”關鍵技術，能夠針對不同器件和需求進行規模化加工生產。

楊治華介紹，團隊掌握的陶瓷3D打印技術具備空間結構成型、低成本、周期短等諸多優勢，能提高材料利用率近100%，且無需模具，可有效降低原型制造與模型開發成本。

該技術可用于射頻微波無源器件、多功能化共形傳感器、復雜結構電路、復雜結構陶瓷部件等核心部件的制備生產。

以射頻微波無源器件制備為例，傳統制備方法采用干壓、凝膠注模工藝，耗時耗力、生產成本高，且在復雜形狀和任意結構的器件制備加工中存在較大局限性。而采用陶瓷3D打印技術，不僅成型精度高、設計便捷，還可滿足射頻器件向緊湊型、模塊化、多材料的方向發展需求，特別適用于異形、結構一體化、薄壁、微通道等復雜形狀及點陣結構加工。

更為重要的是，針對不同器件制備加工，楊治華團隊利用“定制化”陶瓷3D打印技術可以實現規模化加工生產。

他介紹，對于倒模，絲網印刷等傳統工藝而言，不同材料，不同結構以及不同性能都需要配套對應的模具、網板。在數量大的情況下，這些成本能被均攤。而定制化產品數量極少，單一配套的模具和網板成本高昂，極大地降低了產品利潤。

“3D打印技術針對不同材料、不同規格，甚至不同功能，都可以用同一套設備解決，沒有附加網板和模具成本，極大地減少了制備成本，一個樣品和幾百個樣品的成本幾乎是一樣的。”

以介質天線為例，3D打印技術只需要在計算機上建立電路模型，輸出3D打印文件，然后直接進行電路打印，經過簡單處理即可形成最終天線產品。

楊治華說，整個流程下來，最快在1天內即可完成新天線的制作，可立即進行優化后天線的性能確認。在新型天線的設計、制作、驗證整個流程上，時間會大幅度縮短。而傳統技術需要等待網版制作，在優化天線結構的同時，不同的結構需要不同的網版，網版的設計、加工、運輸周期會很長，網版制作完成后，還需要印刷，后處理，才可以進行驗證。

目前，楊治華團隊圍繞“先進陶瓷及其智能制造”除了開發出3D打印“定制化”技術之外，還掌握了粉末冶金技術和流延技術，團隊已與國電南瑞科技股份有限公司等10余家企業達成橫向深度合作意向。

3D打印又稱增材制造、快速成型、無模成型等，是以數字模型文件為基礎，通過逐層打印方式來構造三維空間實物的先進技術，已被列入“中國制造2025重點發展領域”。

目前3D打印產業規模正翻倍增長，2020年，全球3D打印市場規模超過220億美元，中國市場規模達200億元。預計2023年世界3D打印市場規模有望達到349億美元，中國市場規模到2024年突破500億元。

上游新聞記者 嚴薇

編輯：饒治美

責編：張松濤

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