陶瓷型芯3D打印研究进展与挑战

摘要

陶瓷型芯主要用于航空发动机叶片复杂空腔结构的熔模精密铸造。随着航空事业对高推重比航空发动机的需求越发迫切,陶瓷型芯的形状与结构越来越复杂,这对其成型提出了苛刻要求。传统的成型方法无法实现复杂异形陶瓷型芯的高精度制造。3D打印(3D printing)技术可以突破传统技术瓶颈,高精度、快速成型复杂异形陶瓷型芯。近年来,陶瓷型芯的3D打印逐渐受到了国内外学者的广泛关注,已有各类关于陶瓷型芯3D打印的研究报道,然而,相关研究进展缺少系统归纳,尤其是其当前研究面临的机遇与挑战尚缺乏深入分析。因此,针对航空发动机涡轮叶片精密铸造用陶瓷型芯,对其3D打印研究进展与挑战进行系统综述。首先,简要介绍了光固化成型、墨水直写成型、黏结剂喷射成型、选区激光烧结等可用于陶瓷型芯成型的3D打印技术工艺原理。其次,重点归纳了二氧化硅基陶瓷型芯、氧化铝基陶瓷型芯、氧化钙基陶瓷型芯目前的3D打印研究进展。最后,对陶瓷型芯3D打印研究面临的机遇与挑战进行分析与讨论。期待为航空发动机涡轮叶片精密铸造用陶瓷型芯的3D打印研究与应用提供一定参考。