2.1.4　3D打印陶瓷片材的制備方法

片材主要作為L(zhǎng)OM技術(shù)的原材料。在LOM生產(chǎn)過程中，原材料的性能決定了成形后坯體和燒結(jié)體的性能，較好的柔韌性便于連續(xù)加工，較高的強(qiáng)度則可以保證切割和疊層時(shí)的順利進(jìn)行，同時(shí)能經(jīng)受熱壓輥的碾壓作用而不致開裂。好的疊加性能和燒結(jié)活性便于生產(chǎn)出較高致密度和強(qiáng)度的燒結(jié)體。實(shí)現(xiàn)較低溫度下流延片疊層制造的前提是熱熔膠特性、黏結(jié)劑特性和流延片表面形貌等因素。因此，合適的流延膜材料是實(shí)現(xiàn)LOM技術(shù)的關(guān)鍵。

流延法（tape casting），也稱刮刀法，是一種用來制備大尺寸、薄平面陶瓷材料的重要成形方法，也是一種較為先進(jìn)成熟的成形工藝。相對(duì)于軋膜法和干壓法，流延成形具有以下優(yōu)點(diǎn)：與干壓相比，勞動(dòng)強(qiáng)度小，材料利用率高，材料性能更為穩(wěn)定一致；所用原材料和設(shè)備價(jià)格低廉，制作成本低，生產(chǎn)效率高，適于工業(yè)化生產(chǎn)，可連續(xù)操作；工藝設(shè)計(jì)靈活，流延漿料的配比和工藝參數(shù)都可以根據(jù)所需產(chǎn)品性能的不同進(jìn)行靈活調(diào)整；因薄材呈二維平面分布，材料缺陷尺寸小；能廉價(jià)制備單相或復(fù)相陶瓷膜。

（1）非水基流延成形

在非水基流延工藝生產(chǎn)中，乙醇、甲苯、二甲苯等是常用的溶劑。通常有機(jī)溶劑表面張力比水小得多，所以顆粒粉體在有機(jī)溶劑中比水中的潤(rùn)濕性好。在實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)中采用較多的是混合溶劑，主要是二元或三元共沸體系。與單一溶劑相比，混合溶劑對(duì)有機(jī)添加劑（黏結(jié)劑、塑化劑等）的溶解性更好，沸點(diǎn)低，并能以恒定的組分揮發(fā)。

非水基流延成形工藝過程包括漿料制備、球磨、脫泡、流延、干燥、剝離等工序。通常是在有機(jī)溶劑中將陶瓷粉體與分散劑、黏結(jié)劑、塑化劑等混合，形成均勻分散、穩(wěn)定懸浮的漿料。成形時(shí)由刮刀高度控制流延膜厚度，漿料從料斗槽底部流至基帶上，基帶與刮刀相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成流延素坯，在表面張力的作用下形成的上表面光滑均勻。待溶劑蒸發(fā)，有機(jī)添加劑在陶瓷顆粒間形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，得到具有一定柔韌性和強(qiáng)度的素坯，干燥后的流延膜從基帶剝離卷軸待用，最終經(jīng)燒結(jié)得到陶瓷制品［9］。

（2）水基流延成形

水基流延成形工藝使用水基溶劑，因此在各流延工序上與非水基流延成形工藝不同。在水基流延成形工藝中，由于水是極性分子，在漿料中加入分散劑、黏結(jié)劑、塑化劑等有機(jī)添加劑時(shí)，需考慮水分子與有機(jī)添加劑的相容性問題。因此，在添加劑的選擇上，需選擇水溶性或者能夠在水中形成穩(wěn)定乳濁液的有機(jī)物以確保得到穩(wěn)定懸浮的漿料，同時(shí)使分散劑的用量盡可能少，在保證流延膜具有一定柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度前提下使黏結(jié)劑、塑化劑等有機(jī)物的用量盡量少。

水基流延成形具有價(jià)格低廉、無毒性、原料不易燃等特點(diǎn)，但此工藝也面臨一些問題：所需的黏結(jié)劑濃度高；蒸發(fā)速率低，膜片干燥困難；氫鍵引起陶瓷粉體團(tuán)聚導(dǎo)致絮凝；漿料對(duì)工藝參數(shù)變化敏感，不易成形表面致密光滑的流延膜片；缺陷引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生開裂［10，11］。