陶瓷作为一种非常重要的非金属材料，在精密铸造、航空航天、生物医药、电子、光学、汽车等领域有着非常重要的应用，而陶瓷以难以加工处理著称，往往需要金刚石工具，其后处理成本甚至可达整个加工成本的 80%，更别提复杂形状的陶瓷物品的加工。陶瓷3D打印一直是3D打印中的一个重要研究点，但是之前的技术主要是粉末粘结或者烧结技术等，尺寸精度较低，而且表面过于粗糙，生产出来的材料往往多孔，缺乏较好的力学性能和足够的可靠性。该成果所研制的陶瓷3D打印机采用数字光处理技术，将每层的图案投射到陶瓷和树脂混合浆料的表面，完成一层的固化成形，之后移动成型台，进行下一层的成形。在成形结束后，按照特定工艺曲线进行烧结，得到高精度陶瓷制品。

（1）提出多次曝光技术，实现高精度DLP技术3D树脂打印。采用多次曝光技术，对图案边缘、上下层重叠部分进行重点处理，对抗光敏树脂在固化过程中的收缩和卷曲等问题；以此，实现基于DLP技术的高精度3D 打印，精度可达XY方向50微米/点、Z方向25微米/层。 

（2）将多次曝光技术应用于陶瓷混合浆料，实现高致密度、高精度陶瓷3D打印。将上述算法用于打印陶瓷粉末与液态树脂混合浆料，该浆料兼具陶瓷和树脂的特点，在紫外光照射下可固化，粘度高，固相含量高（体积比可达60%），通过优化该3D打印过程使其支持上述新型陶瓷材料，实现高精度成形（其打印精度同上）。 

（3）采用特种工艺，保证控制陶瓷烧结后致密度和烧结质量。通过特定的配比以及沉降和稳定性控制机制，保证浆料的稳定成形，通过特定烧结工艺曲线保证成形的最终的质量，经过高温加工处理的模型将致密度可达99%。

本项目设备主要应用于精密铸造、航空航天、医疗、齿科、珠宝、工业设计和建筑等市场，重点着手为生物医药与航空航天。

该技术能彻底改变当前熔模精密铸造成品率低、成本高、环境污染的现状，并可用于加工复杂型芯，用于航空发动机关键部件制造，能够给我国航空工业带来突破性进展。型芯是航空发动机关键部件加工的关键，对于精度、表面粗糙度、力学性能等要求苛刻。美国DDM Systems公司已经将该技术用于复杂型芯的生产，由于精度高，成形之后不再需要金刚石等加工工具，也不需要人工。在直接数字制造中，将12大项中的步骤减少3项：型芯机加设计、制造和陶瓷注射；在集成型芯成模可以将12大项中的步骤减少7项：型芯和蜡型加工设计、型芯和蜡型制造、陶瓷注射、蜡注射、失蜡、浆料外裹和泥灰外裹。总体下来，可以将材料浪费减少到只剩10%，将设计加工时间从2年减少到数周，将成本减少到原来的1/3。本项目完成将能够达到甚至超过该项技术标准。

通过本3D打印机的成果应用，生物陶瓷材料将有望取代钛合金成为骨科植入物主流。 目前，钛合金是骨科植入物的主流材料，虽然钛合金在金属中生物相容性是最好的一类，但是和生物陶瓷仍有差距。目前研究生物陶瓷3D打印是材料科学和医学等的一个研究热点。当今只有奥地利Lithoz提供生物陶瓷材料羟基磷灰石的打印。本项目也在进行对此技术进行深入研究和实验。如果获得突破，将有望将彻底改变骨科植入行业。

1、沈震，清华大学博士毕业，中国科学院自动化研究所副研究员，带领团队提出基于DLP 技术的高精度陶瓷 3D 打印机及其产业应用的研发方案，同时针对目前现有的技术问题制定整体的研究方法路线。担任3D打印相关的国家自然科学基金项目、国家青年科学基金项目负责人，主持或参与了国家级、省部级等项目10余项。已发表论文SCI、EI论文50余篇，申请发明专利40余项，授权20余项。先后获得美国联合技术公司研究中心“杰出成就奖”、中国石油和化工自动化应用协会科技进步一等奖、中国科学院2019年度关键技术人才等多项荣誉。

2、万力，毕业于清华大学自动化系，担任十维（广东）科技有限公司CEO，曾主持开发和市场化17种PID温制器研发，记录仪，运动控制器研发，累计销售超5万台。 负责项目管理，高精度3D打印算法与软件研发、主持企业标准化工作、专利规划申请等工作。

3、吕志刚，清华大学机械工程系副教授，博士。中国铸造协会理事，中国机械工程学会高级会员，中国铸造协会教育培训工作委员会常务副主任，中国铸造协会精密铸造分会副理事长，长期从事以熔模铸造为主的特种铸造研究工作，在国内外刊物发表论文50余篇，参与撰写专著9本。

4、张迎春，北京科技大学教授，博士生导师，教育部新世纪优秀人才支持计划入选者，粉末冶金与先进陶瓷研究所副所长。获中国煤炭工业协会科学技术一等奖1项，国土资源部科学技术二等奖1项，发表论文120余篇，其中SCI收录论文80篇，第一申请人申请及授权国家发明专利13项。

5、李培杰，清华大学机械工程系材料成形制造研究所所长，教授、博导，中国有色金属学会理事，铸造学会有色合金专业委员会委员，俄罗斯《轻金属》杂志外籍编委。主持和参加过多项航空航天领域的轻金属材料方面的重大科研项目，曾获得航天总公司科技进步二等奖和中国高校科学技术奖自然科学一等奖、教育部科技进步二等奖等多项奖励，发表论文200余篇，其中被SCI、EI检索收录130余篇，获得国家发明专利20余项。

6、 王庆，毕业清华大学自动化系，主持过多种电子产品的开发及海外市场化工作，申请及授权发明专利13项，实用新型专利19项，软件著作权18项。负责项目产品应用实践，推动高精度陶瓷 3D 打印机产品在市场进行应用推广并，进而获得产业化应用。

项目前期已累计投入2000多万元用于高精度陶瓷3D打印技术的研发生产，并且每年项目的研发费不低于250万元。经过数年的努力，自主研发了3D打印机的算法、软硬件光学、材料和工艺等，研发的树脂3D打印设备已经实现初步的产业化，该设备广泛用于齿科、珠宝等领域，目前该成果已经取得营收700余万元。其中客户包括华中科技大学和中科院光机所。除此之外，已经有超过 10 家目标客户表示了强烈的兴趣，包括东鹏控股、航材院、中科院硅酸盐研究所、华南理工大学等。

该成果希望以技术服务的形式在佛山进行应用推广，重点着手于精密制造、航空发动机、生物陶瓷等领域。