尽管陶瓷3D打印技术与聚合物和金属材料相比起步较晚，但近年来其发展势头迅猛。据调查机构SmarTech预测，到2024年，陶瓷3D打印市场综合规模将突破10亿美元，预计到2028年更将激增至36亿美元。其中，高端装备与先进陶瓷打印件产品将成为市场的两大增长点。此外，陶瓷光固化3D打印技术的相关产业链，包括材料、软硬件和应用市场，也将占据近半壁江山。特别是DLP光固化技术，凭借其高效率和低成本优势，在陶瓷光固化3D打印领域独领风骚。

当前，陶瓷光固化3D打印技术的研发热点正从欧美逐渐转移到亚太地区，尤其是中国市场的快速增长吸引了众多国外厂商的加入。然而，在原理性专利和高端装备等关键领域，欧美国家仍保持着技术优势。同时，高性能工业陶瓷和特种先进陶瓷的巨大增值空间，也进一步激发了业界对陶瓷光固化3D打印技术的研发热情。总体来看，陶瓷光固化3D打印技术未来发展潜力巨大。

▲ 国外技术研究进展

陶瓷光固化3D打印技术的研究在国外始于20世纪90年代，当时美国、奥地利、法国、德国、荷兰和意大利等国的研究机构纷纷涉足该领域。其中，美国密歇根大学的Halloran团队堪称先驱，自1994年以来，他们一直致力于陶瓷SL工艺的深入研究。他们成功开发并使用了高固含量的二氧化硅、氧化铝和氮化硅等陶瓷浆料进行打印，为该领域的发展奠定了坚实基础。

陶瓷浆料的制备和性能是影响打印效果的关键因素。理想的陶瓷浆料应具备适当的流变特性，包括合适的黏度和长久的分散稳定性。同时，陶瓷颗粒需均匀有效地分散在光敏溶液中，以确保打印过程中材料性能的均匀性和稳定性。

然而，高黏度陶瓷浆料虽然能满足更高固含量和打印件密度的需求，但其在打印多孔或薄壁件时可能存在困难，因为未固化高黏度材料的去除和清洗过程可能会对强度较低的结构造成破坏。此外，光敏树脂与陶瓷颗粒之间的折射率和光吸收率差异也会影响光固化单元尺寸和SL的尺寸精度。因此，在实际应用中，我们需要综合考虑各种因素，以优化陶瓷光固化3D打印技术的性能和质量。

▲ 聚合反应动力学研究

在陶瓷光固化3D打印过程中，陶瓷浆料的聚合反应动力学是一个关键的研究领域。美国密歇根大学的Halloran团队对此进行了深入探讨，特别关注了AI2O3、ZrO2和SiC等陶瓷颗粒与有机物之间的折射率和黏度对聚合反应和转化率的影响。他们发现，由于光散射和吸收效应的存在，聚合物的转化率会随着折射率比值的增大而减小。这一发现为我们进一步优化陶瓷光固化3D打印技术提供了有益的指导。

▲ DLP技术应用与商业化

随着DLP光固化3D打印技术效率和成本的进一步凸显，其在陶瓷加工中的应用也得到了更为广泛的探索。目前，DLP技术已成功取代了部分传统的陶瓷SL技术。特别是奥地利维也纳大学的研究团队，他们采用氧化铝和生物活性陶瓷玻璃等材料，制备出了具有优异特性的复杂陶瓷结构，展现了高达25um的特征分辨率和超过90%的相对密度，同时机械强度与传统加工样品相当。

值得一提的是，该团队进一步将DLP陶瓷打印技术商业化，推出了光刻陶瓷制造（LCM）技术，并成立了Lithoz公司，致力于发展先进精密陶瓷的3D打印技术。通过LCM技术，他们成功制备了特征尺寸非常小的多孔陶瓷结构，如蜂窝催化剂载体、热交换器和负泊松比超材料结构等。

近年来，国内众多学者在陶瓷光固化3D打印领域取得了显著进展。西安交通大学、深圳大学、广东工业大学、北京理工大学等研究机构均对此展开了深入探索。西安交通大学李涤尘团队是国内较早涉足陶瓷SL研究的团队，他们采用氧化物陶瓷浆料及磷酸三钙生物陶瓷浆料等进行3D打印研究，涉及光固化成型机理、浆料组分配制与成型效果关系、工艺应用等多个方面。他们成功制造出多孔骨支架、三维光子晶体、空心涡轮叶片等复杂陶瓷零部件，满足熔模铸造需求。

在陶瓷SL过程中，非水基陶瓷浆料，特别是以丙烯酸酯单体树脂为主的浆料，被广泛使用。周伟召等深入研究陶瓷粒径、固相含量等因素对浆料黏度的影响，开发出新的硅溶胶基水基陶瓷浆料，固含量高达50%。

▲ 陶瓷光固化3D打印设备产业现状

随着陶瓷光固化3D打印在工业界的需求迅猛增长，众多设备厂商如雨后春笋般涌现。国际上，法国的3D Ceram和Prodways、奥地利的Lithoz、荷兰的Admetec等行业巨头已推出多款升级的陶瓷光固化3D打印机。国内则有深圳长朗、北京十维、苏州中瑞、昆山博力迈、武汉因泰莱等知名厂商。尽管陶瓷光固化3D打印仍面临诸多挑战，但国内外在设备应用研究和产业化方面已进入高速竞争阶段。