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中國企業突破碳化硅陶瓷增材制造產業化關鍵技術

碳化硅陶瓷具有優異的耐高溫、耐腐蝕、耐磨、抗氧化、抗輻射、輕質、低熱膨脹系數、高熱導率等性能,是航空航天、新能源、電子信息等領域中的關鍵材料,特別是大型復雜碳化硅陶瓷構件(如高分辨率空間遙感衛星反射鏡鏡坯、大規模集成電路光刻機用激光方鏡、高防護系數飛行器陶瓷裝甲、飛行器熱防護系統、光伏和半導體裝備高精度構件等)的產業化整體制造技術,對航空航天、軍工、新能源和半導體等國家安全和前沿技術發展有著重要的戰略意義。然而由于碳化硅陶瓷材料具有缺陷敏感性強、高溫燒結變形大、燒結后難以加工等特點,因而大型復雜碳化硅陶瓷構件的整體制備及產業化成為世界性難題。

增材制造技術在整體制造任意復雜構件方面具有優勢,目前已被成功用于整體制造復雜高分子材料和金屬材料的構件,并在各行各業得到了廣泛應用。但由于碳化硅陶瓷材料吸光性強及致密化燒結困難等因素,大型碳化硅陶瓷構件增材制造技術成為世界特種陶瓷材料前沿技術研究的熱點和難點。近期,中國企業寧波伏爾肯科技股份有限公司(以下簡稱“寧波伏爾肯”)在激光打印的基礎上,成功開發出光熱物理效應及化學效應多重復合“3+X”打印機制,取得了碳化硅陶瓷增材制造關鍵技術的突破,并且成功實現了規;苽浼爱a業化應用。

寧波伏爾肯歷經十余年的持續研發,于2018年正式成立碳化硅3D打印事業部,成功開發出擁有自主知識產權的3D打印碳化硅特種陶瓷技術,突破了碳化硅特種陶瓷高性能原料配方設計、工業級打印機設計制造、打印工藝、大型構件可控燒結和高溫純化等一系列關鍵核心技術,實現了大尺寸、超輕量化、復雜結構和高純度碳化硅產品的智能制造。*大單件制品打印尺寸達到2750mm×2300 mm×1000 mm,且具有結構先進、性能優、純度高、周期短、成本低等特點。

目前,該公司已經實現3D打印碳化硅特種陶瓷產品的規;a,各種系列高純度高精度大型復雜結構件被大量應用在光伏(顆粒硅、單晶爐、Topcon)、半導體(光刻、CMP)、電池(硅碳負極)等領域,部分產品性能超過國外同類產品,為國家重大工業領域核心技術自出可控做出了貢獻;在氣相沉結等各種高溫工藝裝備中,3D打印碳化硅高溫結構件成功實現了對C/C和石墨等傳統制品的升級迭代;在航空航天領域,該公司實現了超輕量化拓撲結構大口徑單體碳化硅反射鏡的高效率、高自由度的快速制造和實際應用,有力支撐了國家遙感衛星發展和空間基礎設施建設,提升了我國在遙感探測技術領域的核心競爭力。


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