מצב לאחר עיבוד של ייצור קרמיקה
עם ההתקדמות המהירה של "תוצרת סין 2025", גם תעשיית ייצור הקרמיקה עברה שינויים עמוקים ועוברת טרנספורמציה לכיוון של "מודיעין ודיגיטליזציה". לאחר שנים של פיתוח, טכנולוגיית הדפסת תלת מימד מילאה תפקיד חשוב יותר ויותר בתהליך הייצור של קרמיקה, וטכנולוגיית הדפסה קרמית המבוססת על תוכניות שונות התקדמה מאוד. עם זאת, בשל הייחודיות של חומרים קרמיים, לא ניתן לסנט אותם ישירות כמו מתכות בתהליך של הדפסה תלת מימדית. תהליך הייצור הכללי הוא הדפסת תלת מימד, ולאחר מכן הסרת שומנים וסינטר לאחר עיבוד. להלן מפרטים ומנתחים את הסטטוס קוו של שוק הפוסט-עיבוד להדפסת תלת מימד קרמית.
עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית החומר, עיצוב בעזרת מחשב (CAD), ייצור בעזרת מחשב (CAM) וטכנולוגיות יישומים אחרות, גם טכנולוגיית הדפסת תלת מימד קרמית משתפרת כל הזמן. עם זאת, בהתבסס על הייחודיות של חומרים קרמיים, עם האמצעים המדעיים והטכנולוגיים הנוכחיים, יש להגדיר חלקים קרמיים המיוצרים על ידי PDM, SLA או שיטות אחרות כ"גופים קרמיים". טכנולוגיית הדפסת תלת מימד קרמית מחליפה למעשה את הקרמיקה בתהליך הקרמי. ב"תהליך היווצרות" המסורתי, לאחר "תהליך היווצרות", עדיין נדרשים תהליכים כמו "הסרת שומנים" ו"הסינטור". רק לאחר השלמת "תהליך ההלבשה", ניתן לצפיף את חלקיקי האבקה הקרמית כדי לעמוד בדרישות הביצועים.
בתהליך ההדפסה התלת-ממדית הקרמית, אם לוקחים לדוגמא את חומר ההדפסה האופייני לאלומינה הנוכחי, מתווסף שרף רגיש לאור הקרמיקה כמדיום אשפרה ומתרפא באמצעות הקרנת לייזר באורך גל ועוצמה ספציפיים, ובכך מממש את ההדפסה התלת-ממדית (יציקה ) תהליך של קרמיקה.
שרף רגיש לאור כתוסף מהווה יותר מ-25 אחוז במסה ו-45-50 אחוז מהנפח בכל חומר ההדפסה. לאחר הבדיקה, שיעור ההתכווצות של חלקי קרמיקה בהדפסת תלת מימד הוא בדרך כלל כ-20 אחוזים ומעלה. עם זאת, יחס המסה לאחר יציקה על ידי תהליכי דפוס מסורתיים כגון הזרקה וכבישה הוא בדרך כלל כ-3 אחוזים, וקצב ההתכווצות הוא בדרך כלל כ-10 אחוזים (אם לוקחים אלומינה כדוגמה). כיווץ מופרז גורם לדרישות גבוהות יותר לבקרת ממדים ואפיון עלות קרמיקה. לכן, יש לבצע שינויים מתאימים בתהליך שלאחר הטיפול של מוצרי קרמיקה להדפסת תלת מימד.
נכון לעכשיו, מכיוון שטכנולוגיית הדפסת תלת מימד קרמית עדיין נמצאת במחקר ופיתוח, ייצור ניסוי בקנה מידה קטן ויישומים תעשייתיים מיוחדים, אין מצב של ייצור בקנה מידה גדול. לכן, משתמשי הקצה של מדפסות תלת מימד קרמיות תומכים בדרך כלל בתנורי חימום חשמליים קטנים ניסיוניים כציוד תרמי קרמי לאחר עיבוד. רוב המכשירים הללו מתוכננים ומיוצרים באמצעות טכניקות הכנה קרמיות מסורתיות, עם מבנים פשוטים, וייתכן שאין להם את היכולת לאסוף ולנתח נתונים; רוב המיישמים לאחר תהליך מתמקדים בעיקר במחקר ופיתוח חומרים. עבור טכנולוגיית הדפסת תלת מימד קרמית, טכנולוגיית סינטר קרמיקה המתנה אינה בקיאה. אם לשפוט לפי המשוב הנוכחי מהשוק, "אפקט החבית" של הדפסת תלת מימד קרמית תקוע בתהליך שלאחר העיבוד. עם שימוש בתוספים גבוהים, קצב ההתכווצות הגדול מוביל ישירות לסדקים, חוזק מבני לא אחיד ושינוי צבע. מבחינת בעיות שלאחר עיבוד, זה גם הוביל לעיכוב בכניסה של טכנולוגיית הדפסת תלת מימד קרמית לייצור המוני.
ניתן לראות את החשיבות של סינטר הגנת אווירה אינרטית בתהליך שלאחר העיבוד של הדפסת תלת מימד קרמית. לאחר בדיקה גילינו שאם נעשה שימוש בתהליך הסינטר המסורתי לסינטר חלקים מודפסים תלת מימדיים קרמיים, לא משנה כמה איטי קצב החימום, למוצר יהיו פחות או יותר סדקים, וניתן לראות סדקים בכל הגוף מתחת לאקטרון מִיקרוֹסקוֹפּ.
לאחר שימוש בהגנה מפני גז אינרטי, קצב עליית הטמפרטורה הנוכחית הניתנת לשליטה היא בערך 0.8~1 מעלות לדקה, ונדרשת אווירה/אטמוספרה אינרטית. בשלב מאוחר יותר, מהירות הסינטר הכוללת תוגדל בהדרגה, ותנור הסרת שומנים ואטמוספירה המשולב ישמש כציוד ייצור מיוחד לחלקי הדפסת תלת מימד קרמית כדי למזער את זמן העיבוד ולהפחית את מורכבות הפעולה.
תוכנית למצב הקיים
בתהליך שלאחר העיבוד, הסרת שומן אורגני חשובה במיוחד. הסרת שומנים לא מלאה תוביל ישירות לבעיות כמו פיצוח המוצר, צביעה ונזקי חוזק. לשם כך, ישמש ציוד הסרת שומנים בעל יכולות ואקום להפחתת חמצון החומר האורגני בתהליך הסרת השומנים המסורתי. התגובה שונתה לתגובת פיצוח תרמית, תוך שימוש בגז אינרטי ליצירת אטמוספרה מגינה בתא במהלך תהליך הסרת השומנים. ולהשתמש בציוד בדיקה כדי לנטר טמפרטורה, לחץ, תכולת חמצן וכו' בזמן אמת, ולבסוף ליצור דוח ניתוח לתיקון תהליך הסרת השומנים של אותו סוג של מוצרים.
לאור המצב הנוכחי של שוק הפוסט-עיבוד של הדפסת תלת מימד קרמית, על בסיס יכולות הדפסת תלת מימד קרמית, הוקמה מערכת שירות המשלבת הסרת שומנים, סינטה, רישום נתונים, ניתוח נתונים ובדיקות של גופים ירוקים קרמיים עתירי שומן. הוקמה כדי לספק ללקוחות קצה של הדפסת תלת מימד קרמיקה ומפתחי חומרים מספקים הסרת שומנים משולבת, תהליך סינטר, שחיקה משטח, אימות תהליך ושירותים אחרים לאחר ההדפסה, על מנת לקדם את מימוש תהליך הייצור ההמוני של הדפסת תלת מימד קרמית.