
先进陶瓷材料凭借高硬度、耐高温、低热膨胀、耐腐蚀及优异的绝缘性能,在航空航天、第三代半导体、生物医疗、微纳功能器件等高端制造领域的应用正持续深化。在这一进程中,增材制造技术因无需模具即可构建复杂三维结构,已成为加工此类陶瓷零部件的核心工艺方式。随着下游器件性能的不断升级,增材制造对陶瓷零部件的加工精度要求正从微米级逐步迈向纳米级。微纳尺度结构的成型高度依赖层厚均匀性与往复扫描精度,必须严格控制纳米级步进的确定性与重复性。

压电纳米定位平台,凭借无机械摩擦、无传动间隙、纳米级位移分辨率与毫秒级响应速度的天然优势,可与宏观运动轴组合构成宏微复合定位体系,在保留大行程加工能力的同时,将末端执行精度提升至纳米量级,成为突破陶瓷超精密加工精度瓶颈的核心解决方案。
一、陶瓷增材制造:
高端制造的核心工艺路径

陶瓷增材制造(也可称为陶瓷3D打印)以数字化模型为驱动,通过陶瓷粉体、浆料或先驱体的逐层堆积成型,无需模具即可制备复杂异形构件,是陶瓷制造领域增长最快的技术方向。常见技术包括光固化、立体光刻、数字光处理等。其核心优势在于能够制造出传统工艺难以实现的复杂内部结构,自由度高,可实现点阵、内部流道、拓扑优化等传统工艺无法加工的结构;无需开模,小批量定制与研发迭代速度快,材料利用率高,适配贵重陶瓷材料的低成本制造需求。
▲目前,陶瓷增材制造已在以下领域获得广泛应用:
生物医疗:定制化骨植入体、组织工程支架等
航空航天:轻量化高温部件、复杂热端构件、陶瓷型芯等
半导体与电子:异形陶瓷基板、精密陶瓷器件等
新能源:燃料电池功能材料、太阳能电池组件等
陶瓷增材制造未来的发展方向将继续集中于:成型精度持续向微纳尺度延伸,同时通过材料体系与工艺优化降低烧结收缩带来的尺寸偏差,提升致密度与性能一致性,逐步向高精度量产方向渗透。

(注:图片来源于网络)
二、陶瓷超精密加工
为何需要压电纳米定位
对于微纳尺度陶瓷3D打印,加工精度直接决定了最终产品的性能。而实现高精度成型的关键,就在于对运动部件的精准定位与控制。压电纳米定位系统基于逆压电效应驱动,无机械摩擦、无间隙、分辨率可达纳米级,可以满足精密制造阶段所需的纳米级定位与步进要求。
1.保障微结构成型均匀性
如微立体光刻、基于双光子聚合的3D激光直写等打印过程,单层厚度仅为数十纳米至几百纳米,这就要求打印平台或光学系统在XYZ三维空间内进行纳米级的精确移动,任何微小的定位偏差,都会在逐层堆积中被放大,最终导致整个零件报废。压电纳米定位系统凭借纳米级分辨率,能保证每层材料厚度高度一致,大幅提升微结构的成型保真度。
2.实现复杂微纳特征保真
微纳陶瓷增材依赖激光焦点在材料内部的精准三维扫描成型,特征尺寸越小,对运动轨迹的直线度、重复定位精度要求越高。压电纳米定位系统可实现平面内的纳米级控制,保证微晶格、微流道等复杂特征的形状精度,烧结后仍能保持亚微米级的尺寸公差。

(注:图片来源于网络)

芯明天压电纳米定位台
P11.XYZ100小体积压电纳米定位台是专为快速三维扫描与纳米定位场景设计的精密运动平台,一体化结构设计兼具高刚性与高精度,各轴向标准行程可达100μm,同时支持行程定制拓展,可根据需求提供更大位移规格,并且可选真空兼容版本。其具有毫秒级响应,体积小巧紧凑,可灵活适配陶瓷增材领域的各类小型化、高精度集成需求。

1.标准行程适配,定制化拓展覆盖多元场景
P11.XYZ100标准配置下各轴向行程为100μm,具有更高的运动刚性与位移分辨率,精准匹配陶瓷增材的核心定位需求;同时支持行程定制化拓展,可根据需求提供更大位移规格,兼顾高精度与场景适配性。
2.纳米级精度
P11.XYZ100具有优异的直线度,配合闭环控制可实现纳米级的分辨率和重复定位精度。
3.快速响应
P11.XYZ100具有毫秒级的响应速度,在需要快速扫描场景下,动态性能表现优异。
4.高刚性与高稳定性
采用柔性铰链导向机构,无机械摩擦、无传动间隙,兼具高导向精度、高刚性与高负载能力。
5.体积小巧,结构紧凑
一体化紧凑设计,体积小巧,安装接口标准化,可灵活嵌入各类空间有限的陶瓷增材制造设备;同时提供真空版本可选,适配特殊工艺环境需求。
技术参数
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型号 |
P11.XYZ100S/K |
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运动自由度 |
X、Y、Z |
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行程范围 |
100μm/轴 |
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分辨率 |
3nm/0.1nm |
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重复定位精度 |
0.05%F.S./- |
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推/拉力 |
30N/5N |
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承载能力 |
600g |
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静电容量 |
1.8μF/轴 |
封装式压电陶瓷促动器
针对陶瓷加工设备中单轴微位移、局部误差补偿、主动振动抑制等轻量化集成需求,封装式压电陶瓷促动器提供了更灵活的单轴精密驱动方案。产品采用叠堆式PZT压电陶瓷,外部以柱形不锈钢壳体封装,内置高机械预载,兼具纳米级位移分辨率、微秒级响应速度与超大出力能力,可直接嵌入设备传动部件、运动模组、打印单元等狭小结构中,适配陶瓷高精密制造场景的多样化定制需求。

技术参数
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名称 |
直线压电陶瓷促动器 |
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运动自由度 |
直线运动 |
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位移 |
可达260μm |
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出力 |
可达50000N |
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重复定位精度 |
0.05%F.S. |
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分辨率 |
可达亚纳米级 |
N56系列压电马达位移台
N56系列压电马达位移台可提供一到三维灵活配置,覆盖多规格行程,最大可达50mm。闭环版本内置光栅传感器实现位移实时反馈与高精度定位,同时支持定制超高真空兼容版本,可兼顾大成型空间与稳定的高精度表现,适配陶瓷增材设备的主运动轴与高精度扫描需求。

技术参数
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型号 |
N56 |
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运动自由度 |
X、XY、XYZ |
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行程范围 |
±5mm~±25mm |
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速度 |
3mm/s |
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分辨率 |
5nm |
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重复定位精度 |
0.1μm~0.3μm(闭环) |


