陶瓷3D打印精密化进程：微纳尺度下的新材料革命

2025-10-24

从早期的陶器和建筑材料，到现代用于电子、光学、航空航天和医疗的精密陶瓷，陶瓷的应用范围不断拓展。然而，在高端制造时代，传统加工方式的局限性逐渐显现：陶瓷的高硬度和脆性使得CNC切削、注塑或烧结成型等方法很难实现复杂几何与微纳尺度的结构设计。这一瓶颈正随着陶瓷3D打印技术的出现而被打破。

01 摩方精密微纳3D打印赋能陶瓷制造

与金属和聚合物相比，陶瓷具有更高的熔点、更强的耐腐蚀性和绝缘性能，因此被广泛应用于极端环境和精密器件。但这类材料的难加工性使其长期依赖昂贵的进口部件和低效率的制造方式。基于摩方精密光固化微纳3D打印技术，通过微米级分辨率的逐层固化，可以在陶瓷前驱体中精确构筑复杂几何结构。随后经过脱脂和高温烧结，便能得到高致密度的功能陶瓷制件。这一工艺突破了传统制造的物理限制，使得复杂的内腔结构、超薄壁壳体和微通道阵列能够在陶瓷中实现。

微纳3D打印的最大优势在于精度。摩方精密设备分辨率可达2微米级别，使得陶瓷不仅能承受高温与高压，还能在微尺度下保持精细功能。这为微流控芯片、微传感器、微针阵列等新兴应用提供了理想的制造路径。

02 新型陶瓷材料的多样化应用

陶瓷3D打印的快速发展，也推动了新型陶瓷材料的探索。不同材料体系赋予陶瓷多维度的性能：

1）氧化锆（ZrO₂）：因其高强度、生物相容性和抗裂韧性，已在牙科修复、骨科植入物和微型医疗器械中广泛使用。通过3D打印，医生可以根据患者数据快速获得个性化修复体。针对氧化锆陶瓷的增材制造需求，摩方精密将氧化锆粉末分散到光敏树脂中调制出特有的光敏浆料，在光固化过程中，陶瓷粉和光固化树脂混合打印，浆料形成分子级的互锁结构，后通过高温脱脂烧结剩下陶瓷材料，大幅提升了贴面材料的韧性并实现了氧化锆贴面高通透性，同时保持适当的打印粘度。

值得一提的是，摩方自研的3D打印氧化锆浆料已于2024年通过美国FDA 510(k)认证，并获得国内首个增材制造牙贴面氧化锆浆料三类医疗器械注册证，为临床应用提供了重要保障。