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先进陶瓷知识问答:如何评价 Lithoz 推出的 3D 打印设备?碳化硅这个行业怎么样?

先进陶瓷知识问答:如何评价 Lithoz 推出的 3D 打印设备?碳化硅这个行业怎么样? CERADIR先进陶瓷在线
2022-03-16
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导读:先进陶瓷材料问答知多少,都在CERADIR

以下问题的提问者均来源于知乎平台的各路求学好问者,CERADIR先进陶瓷在线作为一家服务于行业的先进陶瓷 B2B 平台,尽可能解答用户疑难也是我们一直在做的事情!今后每周小编将在这里分享相关问答,欢迎行业内朋友到知乎找我们提问。若有疏漏错误之处,还请各位朋友批评指正,谢谢!


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如何评价 Lithoz 推出的 3D 打印设备?


增材制造技术的快速发展不再局限于单材料,多种材料同时使用来制造零件成为新的趋势。通过打印多种材料,可以开拓更多的应用领域,包括电子和嵌入式传感器、生物医学植入物、生物医疗设备、航空航天、汽车和储能系统。

以多材料3D打印机CeraFab Multi 2M30为例。

这款设备使得3D打印复杂几何形状的多材料部件成为现实。有了这台机器,不仅可以打印陶瓷/聚合物,还可以打印金属/聚合物。开放式的系统允许用户开发自己的材料,以制造多功能的部件,这是传统成型技术无法实现的。CeraFab Multi 2M30由两个旋转的料槽组成,料槽内填充有光固化树脂/悬浮液。两个独立的料槽意味着陶瓷可与其他陶瓷、聚合物或金属结合使用。

图 .CeraFab Multi 2M30内部结构图

不同类别的材料在打印之后,可以通过烧结集合成一个组件,目的是配合不同材料的收缩行为来制作功能部件,Lithoz正在研究如何保证多材料的成功共烧结。

可以打印的结构

目前这款设备可以做到不同的功能分级结构(FGS),包括:

a) 两种材料结合在一层中;

b) 密实的材料与多孔材料相结合;

c) 两相或多相材料渐变;

d)和上述各项的结合。

图. CeraFab Multi 2M30 可能的成分和/或结构组合

Lithoz最近将氧化铝与氧化锆混合增韧氧化铝,烧结后具有清晰的边界和良好的层粘结,两者之间的界面都可见。

图. 在CeraFab Multi 2M30上打印的ZTA–Al2O3复合材料生坯零件

另一项研究专注于3D打印双色环,白色和橙色相结合。

图. 在CeraFab Multi 2M30设备上3D打印的双色氧化铝环(烧成后)

应用领域

多材料的打印,可以发挥材料的多功能特性,其应用领域可以结合以下特性进行拓展。其中,非常适合的一个应用领域是医疗应用,我们都知道,骨头包含致密的内部微孔结构和坚硬的外部结构,并能够在不同位置提供生物适应性和定制的摩擦学特性。

下图是一个采用两种不同3D打印技术制造的下颌骨笼植入物。从材料和结构上都模仿高梯度结构和骨的梯度。高强度的氧化锆外壳在愈合阶段提供支撑,内部由生物可吸收的多孔羟基磷灰石等材料制成,这可以使骨质再生,并将被人体生物吸收,保证了彻底治愈。TCP/HA和氧化锆的组合被用于骨头,并为未来的永久性植入物设计开辟新的市场。许多应用可以从3D打印中获益,包括印制电路板,压电堆栈、电子和电信的组件,以及低速和高速组件。

图. 氧化锆和多孔羟基磷灰石制成的下颌骨笼

多材料的3D打印,可以减少制造过程中的步骤工艺,最大限度地降低制造成本。CeraFab Multi 2M30的推出对于多材料打印的设计、制造、应用创新都具有重要的意义。


Q from @匿名用户



碳化硅这个行业怎么样?


呼之欲出的碳化硅时代,碳化硅正在成为电动汽车等下一代交通工具采用的标准半导体。

新能源汽车能源转换应用中,功率器件的话题越来越热。不少车企和零部件供应商都在寻求能够使电驱系统效率提升的最佳材料。碳化硅(SiC)就是近年来格外受重视的功率半导体材料。

SiC秉承着材料属性的优势,对比硅(Si)基半导体更低的损耗,更高的耐温。当它用于逆变器时,可为应用系统带来更高效、更高功率密度、更小型、更耐压的好处。这些正是新能源车企在提升电驱系统时的研究着力点。

浅述一下碳化硅相关公司。CREE正式成为Wolfspeed,以一个重大的设计应用胜利来庆祝自己的新名字;通用汽车签署了一份供应链协议,为其电动汽车(EV)项目开发和生产碳化硅(SiC)半导体解决方案。早些时候,在2021年8月,这家位于美国北卡罗莱纳州Durham的半导体生产商扩大了与意法半导体的多年合作并签约供应8亿美元的150毫米SiC外延晶片和裸片。

这证明了碳化硅在汽车工业向全电动未来过渡中的关键作用。根据Yole Development电力和无线 部门主管Claire Trodec的说法,基于碳化硅的功率半导体可以为汽车制造商节省每辆电动汽车高达750美元的电池成本。

图. 碳化硅正在成为电动汽车等下一代交通工具采用的标准半导体

另一家意法半导体,也是SiC半导体领域的主要参与者。在芯片短缺成为家喻户晓的话题之前,ST一直在签署长期的碳化硅晶片协议,以填补供需缺口。除了与Wolfspeed签订碳化硅晶片供应协议外,这家法国-意大利芯片制造商还与德国纽伦堡ROHM公司的SiCrystal签订了类似的协议。SiCrystal多年来一直在生产SiC晶片。此外,2019年,ST收购了瑞典碳化硅晶圆制造商Norstel,启动了200mm晶圆的研发。

除此之外,其它碳化硅厂商也在为未来电动汽车设计中碳化硅功率解决方案的需求制定晶圆供应协议。例如,在2017年收购CREE的Wolfspeed业务失败后,英飞凌与CREE签署了一份多年协议,供应碳化硅晶片。这家德国芯片制造商还就SiC材料和外延技术与日本晶圆制造商昭和电工进行了接触。

电动汽车电源设计和碳化硅半导体是幸福的结合。除了牵引逆变器外,车载充电器和DC/DC转换器也越来越多地考虑使用碳化硅组件。例如,ST已与雷诺-日产-三菱联盟(RenaultNissanMitsubishi Alliance)和中国电动汽车制造商比亚迪(BYD)建立合作伙伴关系,为车载充电器提供碳化硅组件。


Q from @Max


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