T/SDMT 团体标准 T/SDMT0008—2022 增材制造陶瓷材料立体光固化增材 制造工艺与技术规范 2022-11-05发布 2022-11-05实施 山东省机械工业科学技术协会发布 全国团体标准信息平台 T/SDMT0008-2022 I前言 本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由山东省机械工业科学技术协会提出并归口。 本文件起草单位：济南大学、山东大学、青岛理工大学、济南森峰激光科技股份有限公司、齐鲁工 业大学、武汉因泰莱激光科技有限公司、长沙美冠达牙科医疗器械有限公司、潍坊嘉德隆义齿有限公司、 山东蓝合智能科技有限公司、蓝合智能科技研究院（苏州）有限公司。 本文件主要起草人：王守仁、王高琦、兰红波、王广春、满佳、葛少华、吴峻岭、张玉军、李峰西、 孙玉晶、蔡志祥、韦文毅、李世平、刘伟、于慧伶、刘海宁。 全国团体标准信息平台 T/SDMT0008-2022 1增材制造陶瓷材料立体光固化增材制造工艺 与技术规范 1范围 本文件规定了陶瓷材料立体光固化增材制造工艺的材料、设备、工艺过程、质量检验、合格证明文 件和技术资料交付。 本文件适用于陶瓷材料立体光固化增材制造工艺。陶瓷材料的其他增材制造工艺也可参考本标准。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T23807精细陶瓷分类系统 GB/T35022增材制造主要特性和测试方法零件和粉末原材料 GB/T35351增材制造术语 GB/T37698增材制造设计要求、指南和建议 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 立体光固化stereolithography;SL 通过光致聚合作用选择性地固化液态光敏聚合物的增材制造工艺。 [GB/T35351—2017，定义2.2.7] 3.2 原材料feedstock 增材制造成形过程中使用的材料。 [GB/T35351—2017，定义2.5.6] 3.3 陶瓷浆料ceramicslurry 由陶瓷粉末与液态光敏树脂混合而成的浆料。 3.4 激光参数laserparameters 光固化过程中所涉及的工艺参数。 注：如激光功率、扫描速度、光斑直径等。 全国团体标准信息平台 T/SDMT0008-2022 23.5 切片厚度slicethickness 模型切片过程中沿成形高度方向的单层成形厚度。 3.6 陶瓷坯体ceramicgreenbody 陶瓷浆料经过立体光固化成型后的零件坯体。 3.7 脱脂工艺参数debindingprocessparameters 零件成型后需要进行脱脂处理以去除其中的树脂，脱脂工艺参数是指后处理脱脂过程中所涉及的工 艺参数。 注：如脱脂温度、升温速率等。 3.8 烧结工艺参数sinteringprocessparameters 陶瓷零件后处理烧结过程中所涉及的工艺参数。 注：如烧结温度、升温速率等。 4材料 4.1原材料组成 陶瓷光固化所采用的原材料为陶瓷浆料，其由陶瓷粉末与液态光敏树脂经充分混合后形成。 4.2陶瓷粉末 4.2.1陶瓷粉末分类 陶瓷粉末材料，即陶瓷颗粒料的分类按GB/T23807规定。常用的陶瓷粉末材料有氧化物陶瓷（如 氧化锆、氧化铝）、碳化物陶瓷（如碳化硅、碳化铝）、氮化物陶瓷（如氮化硅、氮化铝）以及羟基磷灰 石、磷酸三钙、玻璃陶瓷等特种陶瓷及多种陶瓷材料的混合物等。 4.2.2陶瓷粉末特性 粉末原材料的基本特性主要包括： ——粉末粒度及分布； ——形状和形态； ——比表面积； ——密度（振实密度、松装/表观密度）； ——流动性； ——透光率； ——折射率； ——结晶温度； ——玻璃化转变温度等。 4.3光敏树脂 4.3.1光敏树脂组成 全国团体标准信息平台 T/SDMT0008-2022 3光敏树脂体系是引发光敏聚合反应的基础，主要包括树脂单体、分散剂、光引发剂和助剂等。光敏 树脂通常包括丙烯酸酯类、环氧树脂类、聚氨酯类等。 4.3.2光敏树脂性能要求 光固化树脂应与陶瓷粉末间具有良好的润湿性，与陶瓷粉末混合后可形成较稳定的胶体浆料。光固 化树脂体系应满足在常温下呈液态，并在特定波长光照射下能够迅速固化。光固化树脂应满足在低于陶 瓷烧结温度下能分解成气体排出陶瓷坯体。 4.3.3树脂单体 树脂单体应满足在光引发剂作用下，在立体光固化设备激光器波段范围内光波作用下迅速发生聚合 反应形成高分子化合物并固化。常用的树脂单体可分为水基和非水基，水基单体主要以丙烯酰胺为主， 非水基光敏单体主要包括丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、环氧化合物等。 4.3.4分散剂 分散剂应具有使陶瓷颗粒均匀分散于光固化浆料中，并稳定浆料、降低粘度的作用。 4.3.5光引发剂 光引发剂应满足吸收特定波长光后引起光敏树脂单体迅速交联并固化，形成包含有陶瓷颗粒的固态 聚合物网状基质。 5设备 5.1设备组成 光固化设备应包含激光器、控制系统、光束聚焦扫描系统、供料系统、铺料系统、升降工作台等部 分。 5.1.1激光器 激光器是光固化设备的能量源，主要分为脉冲型激光器和连续型激光器。根据不同的材料固化特性， 激光器可以选择紫外光到红外光之间的波长范围，其中激光器波长为355nm、405nm、450nm、10600nm 等。 5.1.2控制系统 控制系统由激光控制系统、运动控制系统和过程监控系统等组成。激光控制系统包括激光器出光控 制、光束聚焦扫描控制；运动控制系统包括供料控制、刮刀铺料控制、升降平台控制等；过程监控系统 包括激光状态监控、运动状态监控等。 5.1.3光束聚焦扫描系统 光束聚焦扫描系统由振镜和聚焦场镜组成，能够将激光根据切片数据聚焦到陶瓷浆料上，对陶瓷浆 料进行形状选择性固化。 5.1.4供料系统 全国团体标准信息平台 T/SDMT0008-2022 4供料系统用于供给每层打印所需的陶瓷打印材料。结构形式包括电机挤出供料、蠕动泵供料、气动 供料等。 5.1.5铺料系统 铺料系统用于对每层打印材料进行平铺。结构形式为电机机构带动刮刀运动进行陶瓷浆料材料铺平。 5.1.6升降工作台 升降工作台为打印的陶瓷零件成型台，陶瓷零件在工作台上逐层成型。结构形式为电机机构带动工 作台进行升降。 5.2设备精度要求 设备X、Y和Z轴的定位精度和重复定位精度应符合： ——定位精度不应大于20μm/100mm； ——重复定位精度不应大于10μm。 6工艺过程 6.1模型设计 6.1.1通过逆向扫描输入三维建模软件实现零件模型建立，或直接通过三维建模软件建立零件模型。 6.1.2零件的模型设计应符合GB/T37698的有关规定。 6.2模型切片 6.2.1零件模型文件应能够转换为立体光固化设备可读取的格式。 6.2.2应根据立体光固化工艺、选用材料、零件要求等选取相应的切片厚度。 6.3粉末贮存 6.3.1原始粉末应具有粉末供应商提供符合标准的检验报告，并且根据粉末批号分开贮存，以便于制备 粉末料和原材料。 6.3.2原始粉末和使用过的粉末均需用特定的容器和方法进行贮存，以尽量减少污染，防止材料潮湿。 6.3.3所有粉末均应按粉末供应商的要求进行贮存。 6.4陶瓷浆料的制备 6.4.1陶瓷浆料由陶瓷粉末和液态光敏树脂组成，应通过球磨、超声、搅拌等方法将陶瓷粉末与液态光 敏树脂混合均匀。 6.4.2打印前应调整陶瓷粉末在混合液中的固含量，使混合液粘度达到光固化成形要求。 6.4.3混合液粘度不应大于3.0Pa·s。 6.5成形制造 6.5.1增材制造设备在使用前应根据设备生产商的说明书、建议书和经验进行清洁。 6.5.2成形之前应设定激光功率、扫描速度、扫描方式、光斑直径、搭接率等激光工艺参数。 6.5.3激光工艺参数应根据陶瓷浆料特性、零件精度要求等通过预打印实验确定，应保证打印坯体具有 全国团体标准信息平台 T/SDMT0008-2022 5一定机械强度。 6.6坯体后处理 6.6.1支撑去除 生产商可以使用切割机、抛光机等去除支撑。 6.6.2清理 使用高压清洗机、超声清洗机、高压气、防静电毛刷等方法对成形后的坯体进行清洁。 6.7陶瓷坯体脱脂及烧结方法 6.7.1陶瓷坯体脱脂采用的最佳升温速率、最高温度、保温时间等参数等应通过试样的脱脂实验确定。 6.7.2陶瓷坯体脱脂工艺参数应满足脱脂后零件中光敏树脂等有机物去除率大于99%，用扫描的方法检 测去除率。 6.7.3脱脂时的升温速率不应过快，一般在0.1℃/min～1.0℃/min范围内选取。 6.7.4脱脂工艺参数与烧结工艺参数的选取应满足脱脂、烧结后不应产生裂纹、气孔、夹生和翘曲变形 等缺陷。 6.7.5烧结时升温速率及保温时间应根据不同材料的烧结要求进行设置。 6.7.6陶瓷零件的烧结应根据陶瓷特性与使用需求等选择不同的烧结方法，如常压烧结、真空烧结、气 压烧结、热压烧结、热等静压烧结、微波烧结、放电等离子体烧结、自蔓延致密化烧结等。 6.8烧结后处理 烧结后可以使用抛光机、手工打磨等方法对零件表面进行后处理。 6.9缺陷检查 应对零件裂纹、内部缺陷和翘曲变形等进行检查，如发现裂纹、内部缺陷和翘曲变形等应对零件进 行报废处理。 7质量检验 7.1成品交付前应进行质量与性能检验，由客户与制造方协商确定检测项目和技术指标。 7.2通过立体光固化增材制造工艺制备的成品主要包括以下特性： ——表面特性：外观、