美國能源部的奧克里奇國家實驗室（ORNL）的科學家們在陶瓷增材製造方面取得了重要突破。他們將綑綁噴射增材製造技術與先進的後處理方法相結合，成功製造出密封的陶瓷元件。這項創新解決了限制陶瓷在高性能應用中發揮作用的關鍵挑戰。陶瓷部件以其在極端環境中的韌性而聞名，能夠承受高溫、抵抗化學腐蝕並提供強大的機械性能，這些特性使其在製藥、化學加工和航空航天等領域中非常理想。
然而，擴大陶瓷3D打印的應用一直是個持續的障礙。大型且防漏的元件對於高通量反應器來說是必需的，但現有方法難以製造這些元件。ORNL團隊開發了一種連接技術，改變了這一現狀。小型3D打印的部件現在可以粘合在一起，形成更大的密封元件。這種可擴展的方法為以往無法達到的更複雜結構鋪平了道路。ORNL極端環境材料製程組的首席研究員特雷沃·阿奎爾（Trevor Aguirre）表示：“陶瓷3D打印允許製造出複雜且高性能的元件，這是傳統製造方法難以實現的。”
這一突破是通過使用綑綁噴射增材製造技術（BJAM）印製的元件展示出來的。該元件內部填充了硅碳化物前陶瓷聚合物，並經過熱處理以形成無定形硅碳化物。研究人員測試了多種設計配置，以確定哪些配置最能支持氣密性完整性。他們還改進了後處理方法，以提高陶瓷段之間的粘合和密封性。這標誌著首次使用增材製造技術製造的防泄漏接頭，也代表了向生產大型BJAM組件邁出的重要一步。
這種方法還提供了經濟優勢。BJAM通過將粉末層與綑綁劑融合來構建實心物體，成本低於其他陶瓷3D打印方法，並支持更快的生產。將這一技術與ORNL的連接方法結合，行業可以考慮將陶瓷應用於更廣泛的高性能應用中，包括航空航天和清潔能源。這一成就已經獲得認可，ORNL的研究團隊因其在增材製造方面的貢獻而獲得了SME的2025年迪克·奧賓傑出論文獎，並在《陶瓷國際》上發表了相關研究成果。該項目涉及多位研究人員，包括迪倫·理查森（Dylan Richardson）、科爾森·克雷默（Corson Cramer）、艾米·艾略特（Amy Elliott）和卡希夫·納瓦茲（Kashif Nawaz）。資金來自美國能源部的先進研究項目署－能源及其太陽能技術辦公室。該工作在能源部支持的製造示範設施進行，該設施作為國家聯盟，旨在加速美國製造業的創新。研究結果已在《陶瓷國際》上發表。
