氮化硅陶瓷具有硬度大、强度高、热膨胀系数小、高温蠕变小、抗氧化性能好、热腐蚀性能高、摩擦系数小等诸多优异性能，是综合性能最好的结构陶瓷材料之一，在航空航天、半导体、医疗等领域具有重要应用价值。3D打印技术的快速发展为复杂结构的氮化硅陶瓷零件制备提供了新的思路和机会，特别是DLP光固化3D打印技术，凭借其高分辨率、高效率快速成型，是制备氮化硅陶瓷零件重要的技术途径。![]()
然而，氮化硅陶瓷的3D打印的并不容易。在材料方面，氮化硅属于“深色陶瓷”，其纳米颗粒具有高折射率，难以引发光敏树脂单体的交联聚合反应；此外，氮化硅陶瓷粉末与光敏树脂的混合浆料在制备过程中需要达到高固含量，才能确保打印件的强度和精度。然而，高固含量的浆料往往流动性较差，给打印过程带来挑战。
在打印过程中，需要确保浆料的均匀分布，以避免打印件出现缺陷。这要求打印设备具有高精度和稳定性。脱脂和烧结是氮化硅陶瓷3D打印过程中的关键步骤。脱脂过程中，生坯件中的树脂需要完全排出，以避免烧结时出现裂纹。然而，对于厚度大、结构密实的生坯件，树脂难以完全排出，容易造成烧结裂纹。然而，氮化硅陶瓷的烧结温度较高，且烧结过程中容易产生热应力，导致陶瓷件开裂或变形。
目前，能够用于氮化硅陶瓷3D打印的设备相对较少，且价格昂贵。这限制了氮化硅陶瓷3D打印技术的普及和应用范围。
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乾度高科3D打印的氮化硅陶瓷
3D打印技术参考注意到，日前乾度高科在高性能氮化硅陶瓷光固化3D打印技术制造方面取得了显著进展。乾度高科针对氮化硅材料光固化3D打印的难点开展了长期研发，专门为高固含量陶瓷浆料高精度成型开发了桌面级和工业级3D打印机。打印过程中，使用柔性刮刀和光强补偿技术来确保浆料的均匀分布与固化，实现了高固含量纳米氮化硅材料的高精度打印成型。![]()
材料的特性研究与浆料测试件
基于此技术，相关科研院所专家对氮化硅浆料配方不断地改进，提升固含量，优化浆料性能，最大限度地减少了生坯脱脂与烧结过程中可能引入的缺陷，测试结果表明打印氮化硅性能优异。![]()
乾度高科陶瓷3D打印
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氮化硅陶瓷3D打印过程及成品![]()
氮化硅陶瓷3D打印过程及成品
通过3D打印机制备成型，再经过脱脂烧结工艺进行后处理，可获得最终致密和性能优异的结构件。![]()
乾度高科利用“米”级陶瓷光固化3D打印装备，可实现1200×900×500mm幅面的打印，这一大幅面制造能力将助力氮化硅陶瓷的应用领域将进一步扩展，推动氮化硅陶瓷3D打印的精度和效率，同时降低成本。使得更加复杂和精细的结构成为可能，进而推动新的设计和应用的出现。![]()
“米级”高精度光固化陶瓷3D打印机
乾度高科3D打印技术为氮化硅陶瓷复杂结构的制备提供了新的可能，使其在航空航天、半导体、医疗、汽车以及能源等多个领域展现出巨大的应用潜力。在航空航天领域，3D打印的氮化硅陶瓷零件可以用于制造发动机部件、热防护系统等，承受极端温度和压力环境。在半导体行业，氮化硅陶瓷因其优异的绝缘性和耐腐蚀性，成为理想的晶圆支撑材料和封装材料。医疗行业则可以利用3D打印技术制造具有复杂结构的氮化硅陶瓷植入物，如牙齿、骨骼等，满足个性化医疗需求。此外，3D打印氮化硅陶瓷还在汽车和能源领域有重要应用，例如制造轻量化、高性能的汽车零部件和耐高温、耐腐蚀的能源设备部件。![]()
氮化硅陶瓷应用领域（来自Additive manufacturing of silicon nitride ceramics: A review of advances and perspectives）市场预测，氮化硅陶瓷的全球市场将继续扩大。随着技术的进步和成本的降低，氮化硅陶瓷的应用将不再局限于高端市场，而是逐步渗透到更广泛的领域。氮化硅陶瓷的3D打印技术预计在未来将展现出更广泛的应用前景，无论是在现有的应用领域还是新兴的市场需求中，都将发挥重要作用。随着技术的不断进步和市场的扩大，氮化硅陶瓷将成为一个重要的材料类别，对多个行业产生深远影响。
