据预测,在未来几年全球陶瓷3D打印市场规模可以达到48亿美元,其中航空航天业将是主要应用领域。
由于在太空中运行环境比较严苛,航天设备既要能承受发射时的高温,也要承受太空中的低温,因此对零件的要求非常高,这就将传统的制造工艺推向了极限。随着陶瓷3D打印技术的出现,使用该技术来制造陶瓷基复合材料,此类材料相对于超级合金具有明显的性能优势,而且密度要低很多。同时通过3D打印可以实现一些传统制造工艺无法实现的结构,制造出性能好,重量更轻的零件。

3D打印的陶瓷火箭喷嘴
陶瓷以其耐热性、机械性能好而闻名(工业领域使用的陶瓷和日常使用的陶瓷器皿不同),是一种非常适合应用于航空航天领域的材料,其中氮化硅(Si3N4)材料,可将3D打印件加热至900℃,然后立即用水将其骤冷至室温,零部件也不会有任何损坏。这样就可以使用氮化硅 (Si3N4)3D打印微型涡轮机、叶轮等部件。
3D打印SiC陶瓷耐高温达1700℃
这些部件的常规制造方法是通过熔模铸造工艺制造,速度很慢,需要脱模,结合多叶片、复杂和狭窄的冷却元件的造型会受到限制,这样无法实现最佳性能。3D打印则会更简单,并且可以实现自由和复杂的几何形状,包括截面尺寸的急剧变化,以及混合和多功能复合材料的制造。此外,3D打印可以在短时间内制造出无限的结构,实现最优性能。
可见陶瓷3D打印应用于航空航天业未来可期!