3D打印陶瓷新材料即將亮相：輕量化、散熱、熱穩(wěn)定三不誤！

鋁基碳化硅是把碳化硅顆粒均勻分散在鋁合金基體中形成的新型復合材料。其密度僅3.0–3.2g/cm3，比鋼輕近六成、比鈦合金輕三成，兼顧金屬韌性與陶瓷高性能，稱得上是輕量化、散熱、熱穩(wěn)定三不誤的關鍵材料，因此它已經(jīng)成為航空航天、電子封裝、新能源汽車等領域不可缺少的核心材料。

本屆TCT亞洲展，乾度高科將攜核心設備與該材料的3D打印實物樣件亮相。

核心優(yōu)勢：輕量化、散熱、熱穩(wěn)定

在熱學性能上，AlSiC的熱導率一般在170–250W/(m?K)；線熱膨脹系數(shù)可在6.5-12×10??/K范圍內調控。能和芯片、陶瓷基片實現(xiàn)良好的熱匹配，減少熱疲勞失效，甚至可直接貼裝功率芯片；它的導熱率是可伐合金的十倍，散熱效率極高，能顯著提升元器件可靠性。作為復合材料，它的性能可按需定制，實現(xiàn)真正意義上的 “量體裁衣”，這是傳統(tǒng)金屬或陶瓷材料難以做到的。

在輕量化方面，它的材料密度大約3.02g/cm3，比鈦合金輕約30%，不到Cu/W的1/5，非常適合航空航天、便攜設備等對重量敏感的場景。

在力學性能方面，它的抗彎強度可達500MPa；比剛度在電子材料中處于頂尖水平，是鋁的3倍、W?Cu和可伐合金的5倍、銅的25倍，抗震性優(yōu)于陶瓷，在航天、汽車等振動惡劣的環(huán)境中極具優(yōu)勢。

鋁基碳化硅樣件

性能可設計，按需定制

鋁基碳化硅的一大亮點是性能可設計性強。通過調整SiC顆粒的體積分數(shù)、粒徑、配比、分布形式，以及更換不同牌號的基體鋁合金，就可以對熱膨脹、導熱、強度、模量等關鍵指標做定向優(yōu)化，以此適配不同的使用場景。按照SiC增強相體積分數(shù)劃分：

低于25%為低體分，保留了鋁合金較好的韌性與加工性，側重提升模量、強度與抗疲勞性，多用于承載結構件；

25%–45%為中體分，模量、硬度、熱膨脹特性更優(yōu)，強度依舊很高，可作為結構功能一體化材料；

50%–80%為高體分，模量更高、熱膨脹更低，導熱能力往往優(yōu)于鋁合金，多用于電子封裝等散熱與功能件。

AlSiC針翅式IGBT散熱器，來自網(wǎng)路

傳統(tǒng)工藝遭遇瓶頸

因為鋁基體和SiC顆粒熱膨脹系數(shù)差距較大，材料在制備、熱處理冷卻過程中，容易產(chǎn)生復雜的殘余應力，會對性能和尺寸穩(wěn)定性造成影響。

此外，粉末冶金、鑄造等傳統(tǒng)路線，面對硬度高達9.2莫氏的碳化硅，在加工復雜結構件時極易崩邊、開裂，成品率很低。生產(chǎn)周期動輒數(shù)周甚至數(shù)月，跟不上現(xiàn)代制造業(yè)的快速迭代需求。復雜流程加上低良品率，讓成本居高不下，價格達到常規(guī)鋁合金的數(shù)倍甚至幾十倍，極大限制了普及。同時，傳統(tǒng)工藝無法一體成型復雜內部結構，很多創(chuàng)新設計都因工藝限制無法落地。

碳化硅及其復合材料的研磨加工

乾度高科3D打印解決方案

針對這一行業(yè)痛點，乾度高科推出自主研發(fā)的CeraStation 160與CeraLab P60陶瓷3D打印機，專門適配碳化硅坯體打印。

CeraStation 160面向科研與工業(yè)化量產(chǎn)，成型尺寸160×100×200mm（長×寬×高），橫向曝光分辨率62.5μm，Z 向重復定位精度±1μm，批量打印效率提升40%，可輕松實現(xiàn)高精度、大尺寸復雜結構成型。

CeraLab P60則針對研發(fā)與小批量試制，成型尺寸64×40×100mm，橫向曝光分辨率50μm，配備抗干擾控制系統(tǒng)與開放式材料開發(fā)模塊，適合快速打印精細結構，支持材料與工藝快速迭代。

除此之外，乾度高科還掌握核心漿料制備技術，將碳化硅粉體與光敏樹脂按專屬配方混合，制備出低黏度、高固相含量的專用打印漿料，固相體積分數(shù)可達 40%–55%，為高精度穩(wěn)定打印打下堅實基礎。

剛打印完成的SiC坯體中含有大量光敏樹脂，必須經(jīng)過高溫脫脂處理。通過高溫爐分段控溫加熱，去除有機物、釋放殘余應力，得到結構適配的多孔碳化硅骨架，為后續(xù)熔滲做好準備。乾度高科與科研機構合作優(yōu)化工藝參數(shù)，采用階梯式升溫方案，最大程度降低坯體變形、開裂風險。

脫脂后的骨架放入熔滲爐，將鋁合金熔融后，依靠毛細作用使鋁液充分填充骨架孔隙，最終得到致密均勻的AlSiC制件。乾度高科對溫度、壓力、保溫時間等關鍵參數(shù)精準把控，保證鋁液與SiC骨架充分結合，產(chǎn)品抗彎強度超500MPa，熱導率穩(wěn)定在170W/m?K 以上。

和傳統(tǒng)工藝相比，乾度高科3D打印方案的優(yōu)勢十分明顯：生產(chǎn)周期從數(shù)周數(shù)月壓縮到幾周，效率提升數(shù)倍；制件致密度、均勻性、力學與導熱性能更穩(wěn)定；3D打印大幅減少后續(xù)機加工，數(shù)字化無模生產(chǎn)降低模具成本與材料浪費，整體成本下降60%以上。

目前，這套技術已在多個領域積極開展產(chǎn)業(yè)化應用：航空航天方面，所定制的結構件經(jīng)拓撲優(yōu)化后，輕量化率達35%，保證光學器件在極端溫差下穩(wěn)定工作；電子封裝領域，為電力電子企業(yè)生產(chǎn)的微通道IGBT基板，散熱能力比傳統(tǒng)銅基板提升40%以上，重量減輕60%，成本降低30%。

光固化工藝制備鋁基碳化硅件

2026年3月17—19日，上海TCT亞洲展即將拉開帷幕。乾度高科將攜旗下 CeraStation 160、CeraLab P60兩款陶瓷3D打印設備，以及鋁基碳化硅打印件亮相本次展會。現(xiàn)場觀眾可以直觀地體驗設備強悍的性能，近距離觀察高精度、復雜結構的打印件品。

乾度高科的技術專家也會在現(xiàn)場向大家講解技術原理、完整工藝流程以及應用案例。不管是從事科研工作的專業(yè)人士，還是關注前沿技術的愛好者，都非常值得來現(xiàn)場看一看。

注：本文由3D打印技術參考創(chuàng)作，未經(jīng)聯(lián)系授權，謝絕轉載。

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