《Journal of the European Ceramic Society》于2019年发表的综述文章《3D printing of ceramics: a review》由深圳大学机电与控制工程学院增材制造研究所的张伟陈（Zhangwei Chen）、李子勇（Ziyong Li）、李俊杰（Junjie Li）、刘成波（Chengbo Liu）、劳昌石（Changshi Lao）、付跃龙（Yuelong Fu）、刘长勇（Changyong Liu）、李阳（Yang Li）、王培（Pei Wang）和何毅（Yi He）共同完成。该综述系统梳理了陶瓷3D打印技术的历史演变、最新进展、技术挑战及未来发展方向，为高性能陶瓷构件的制备提供了全面的技术参考。

核心观点与论据

1. 陶瓷3D打印技术的分类与原理

文章根据预处理原料的形态，将陶瓷3D打印技术分为三类：
- 浆料基技术（Slurry-based）：包括立体光刻（Stereolithography, SL）、数字光处理（Digital Light Processing, DLP）、双光子聚合（Two-Photon Polymerisation, TPP）、喷墨打印（Inkjet Printing, IJP）和直接墨水书写（Direct Ink Writing, DIW）。这类技术通过光聚合或挤出成型实现陶瓷浆料的逐层固化，适用于高精度复杂结构。例如，SL技术利用紫外光选择性固化含陶瓷颗粒的光敏树脂浆料，可制备分辨率达微米级的陶瓷部件（如生物支架和涡轮叶片）。
- 粉末基技术（Powder-based）：涵盖三维打印（Three-Dimensional Printing, 3DP）、选择性激光烧结（Selective Laser Sintering, SLS）和选择性激光熔化（Selective Laser Melting, SLM）。其中，SLS通过激光局部烧结陶瓷-粘结剂混合粉末，需后续脱脂和烧结，而SLM通过完全熔化粉末直接制备高致密部件，但易因热应力产生裂纹。
- 块体基技术（Bulk solid-based）：以分层实体制造（Laminated Object Manufacturing, LOM）为代表，通过切割和层压陶瓷薄片成型，适用于大尺寸构件。

支持论据：文中列举了各技术的代表性应用，如Lithoz公司的DLP技术（商用名LCM）可制备相对密度超90%的氧化铝零件；SLM结合粉末床预热（1700°C）可减少氧化锆零件的开裂风险。

2. 材料与工艺的关键挑战

• 浆料特性：高固含量（达60 vol%）浆料可减少烧结收缩，但需平衡黏度与稳定性。例如，氧化锆浆料因折射率高导致光散射严重，需优化光固化策略。
  
• 后处理工艺：脱脂和烧结过程中的收缩与缺陷控制至关重要。例如，SLS成型的氧化铝部件需结合温等静压（Warm Isostatic Pressing, WIP）将密度从64%提升至88%。
  
• 能量源-材料相互作用：激光参数（功率、扫描速度）直接影响SLM的熔池行为，不当参数会导致球化效应（Balling Effect）或飞溅。
  

支持论据：研究数据表明，TPP技术可制备亚微米分辨率的SiCN陶瓷微结构，但仅适用于透明预陶瓷聚合物；DIW技术通过高黏度浆料挤出成型，无需支撑即可制备大跨度多孔支架（如羟基磷灰石骨植入物）。

3. 应用领域与典型案例

• 生物医学：DIW制备的羟基磷灰石支架具有可控孔隙率，促进骨组织生长；SLS成型的磷酸钙-聚合物复合支架已用于个性化骨修复。
  
• 能源与电子：IJP打印的固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极层（如LSM-YSZ）电化学性能媲美传统工艺；SLM制造的氧化锆-氧化铝共晶结构具有纳米层片组织，力学性能优异。
  
• 航空航天：SL结合硅溶胶浆料成型的空心涡轮叶片可用于高温部件；LOM制备的Si3N4齿轮密度达97%，适用于耐磨损场景。
  

支持论据：文中附图展示了DLP成型的氧化铝蜂窝催化剂载体（特征尺寸25 μm）和SLM制备的氧化锆牙科修复体（抗弯强度>500 MPa）。

4. 未来发展方向

• 材料创新：开发高陶瓷产率的预陶瓷聚合物（Pre-Ceramic Polymers, PCPs），如聚碳硅烷（Polycarbosilane），以减少收缩。
  
• 工艺优化：探索多尺度打印（如微纳复合结构）和混合制造技术（如SLM结合渗透工艺）。
  
• 机理研究：深化光固化动力学、烧结致密化等基础理论，以指导工艺参数设计。
  

论文价值与意义

该综述首次系统比较了各类陶瓷3D打印技术的优缺点（如精度、密度、适用材料），为技术选择提供了科学依据。其提出的“浆料-粉末-块体”分类框架和工艺-性能关联模型，对推动陶瓷增材制造的标准化具有重要参考价值。此外，文中列举的百余篇文献（如Halloran团队早期SL研究、Lithox公司商业化案例）为后续研究提供了丰富的技术脉络。

亮点总结

1. 全面性：涵盖从传统SL到新兴TPP的10余种技术，兼顾学术与工业视角。
   
2. 前瞻性：指出聚合物衍生陶瓷（Polymer-Derived Ceramics, PDCs）和纳米晶格结构的潜力。
   
3. 实用性：针对各技术列出具体参数（如DLP的曝光能量、DIW的浆料屈服应力），可直接指导实验设计。
   

该综述不仅为陶瓷3D打印领域的研究者提供了技术路线图，也为材料科学、生物工程等交叉学科的应用创新奠定了理论基础。