2025年2月，德克薩斯大學(UT Dallas)的研究團隊開發了一種名為超快熱脫脂(Ultra-Fast Thermal Debinding, UFTD)的新型技術，可以在短短30分鐘內完全去除粘合劑。研究利用了氧化鋯漿料和Tethon 3D提供的陶瓷立體光刻3D打印機進行實驗。


△不同加工階段的樣品比較：(A)-(B) 超快速熱脫脂 (UFTD-30) 工藝后的白色坯體和黑色燒結樣品。(C) 隨后在空氣中進行熱處理 (UFTD) 后顏色轉變為白色。

Tethon 3D的愿景與市場定位
Tethon 3D的首席執行官Trent Allen指出：“在30分鐘內就能打印并燒結出一個牙冠已經成為現實！在陶瓷增材制造領域，我們提供了經濟的材料和硬件。目標是為價格敏感度更高的牙科市場提供受歡迎的解決方案。”

VPP技術及其挑戰
      光聚合(Vat Photopolymerization, VPP)是一種強大的陶瓷3D打印方法，能夠實現高分辨率和精細結構的創建。然而，傳統熱脫脂工藝需要20到100小時才能完成粘合劑的去除步驟，這極大地增加了成本并延遲了生產周期，限制了VPP技術在工業上的應用潛力。

UFTD技術的優勢
     通過結合真空熱解和多孔石墨氈的快速加熱功能，UFTD技術顯著加速了粘合劑的去除過程，同時保持了結構的完整性。與傳統方法相比，這種新技術可以將處理時間縮短40到200倍，并減少高達3500倍的能耗。


△(A)- (B)工作概述:傳統熱脫脂與超快速熱脫脂(UFTD)；(C)打印件

工藝細節及效果展示
UFTD工藝利用真空條件和高速加熱循環來高效脫脂。具備每秒約100°C的加熱速率，在多個溫度下具有特定的停留時間，最終在1450°C下燒結2.5分鐘。這種方法不僅消除了聚合物殘留物，還為氧化鋯部件提供了高質量的燒結準備，不會產生裂紋或缺陷。


△快速熱脫脂工藝；(A)-(C)在室溫、中間溫度(~ 1050°C)和高溫(~ 1400°C)下工藝過程中拍攝的照片；(D)通過UFTD燒結的3YSZ復雜幾何形狀；(E)通過UFTD的脫脂機制的示意圖。

盡管加熱速度極快，UFTD仍然維持了優異的機械性能。經UFTD處理的樣品孔隙率與傳統脫脂部件相當，保持在4.2%至4.3%，晶粒結構良好且維氏硬度達到15.5 GPa，與傳統工藝效果相近。

前景展望
      UFTD方法為那些需要快速生產周期的行業如牙科、航空航天以及電子精密打印陶瓷絕緣體等開辟了新的可能性，標志著陶瓷增材制造的重大進步，將脫脂時間從數天縮短到了幾分鐘，同時確保了產品質量。這一創新使得VPP成為一種高效的工業規模陶瓷生產方法，實現了更快的周轉時間、更低的成本和最小化的能源消耗。

(責任編輯：admin)

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