理工陶瓷
——工業級陶瓷增材制造產業引領者

南京理工大學

熊志偉，況唯一，郭如雪，聶 嘯

作品介紹

理工陶瓷項目致力于為用戶提供全球領先的陶瓷增材制造裝備和3D打印服務。依托國際首創的無粘結劑成形技術、對流調控技術，擺脫了沿用千年的脫脂燒結工藝，實現裝備到設計的一體化增材制造方案，填補了工業級陶瓷復雜產品行業的市場空白。團隊牽頭制定增材制造工藝參數庫國家標準，依托唯一增材制造部級國際合作平臺，為全球陶瓷增材指引方向。理工陶瓷，引領工業級陶瓷增材制造產業發展。陶瓷葉片如圖1所示。熔池對流調控技術如圖2所示。

圖1 陶瓷葉片

圖2 熔池對流調控技術

技術原理功能

（1）針對成形精度無法控制的難題，國際首創無粘結劑激光選區直接成形技術，顛覆了現有陶瓷制造工藝流程，直接成形全陶瓷葉片，擺脫沿用千年的脫脂燒結工藝，尺寸精度控制在100 μm以內。

（2）針對陶瓷強韌難問題，經歷上萬次試驗迭代，探明了馬蘭戈尼對流與晶粒生長耦合機制，從螳螂蝦前鰲強韌的天然結構中獲得啟發，在100 μm熔池內精準調控對流，制備生物網格結構陶瓷，斷裂韌性提升48%，彎曲強度提升166%，達到821 MPa，滿足了葉片服役韌性需求，已通過第三方權威檢測機構認證。

（3）針對陶瓷組織缺陷控制難，我們發明了基于光強特征的熔池在線監控方法，在成形過程中，借助CT檢測人體病灶原理，通過每秒采集10 000個光強數據，實時重建三維光強模型，首次在國內實現在線智能化缺陷診斷及控制。

創新與商業前景分析

本項目掌握國際首創的無粘結劑成形技術和對流調控技術，具有超前性和不可復制性，對比法國3DCeram、奧地利Lithoz等國際間接增材制造龍頭企業，成形周期縮短80%、韌性提升48%，是目前國際上唯一可同時實現工業級陶瓷復雜結構制備和強韌化的團隊。航空發動機葉片是“工業皇冠上的明珠”，陶瓷葉片可提升發動機推力，至今無法制造；此外，車載蜂窩陶瓷、陶瓷手機背板因脫脂燒結難以制造，成本居高不下。團隊瞄準航空發動機葉片、車載蜂窩陶瓷、5G手機背板等工業級陶瓷復雜產品，依托技術代差優勢填補市場空白，滿足了新一代重大戰略科技產品對陶瓷工業產品制造能力的迫切需求，潛在市場高達380億元。