近日，我院王守仁教授團隊在陶瓷增材制造領域取得新進展，相關工作以“Improved mechanical performance and forming accuracy of fluorapatite glass-ceramics manufactured using vat photopolymerization with the addition of zirconia”為題，發表于增材制造領域國際頂級期刊《Additive Manufacturing》（中科院一區，影響因子11.0）。王高琦副教授為論文第一作者，王守仁教授為通訊作者，濟南大學機械工程學院為第一單位和通訊單位。

針對微晶玻璃半透性導致的3D打印精度低以及成形件強度低的難題，團隊提出一種同時提高半透性微晶玻璃光固化增材制造成形精度和力學性能的方法，以擴大微晶玻璃在牙科、骨科和其他領域的應用。本研究將氧化鋯粉末作為添加相加入氟磷灰石微晶玻璃粉末中，通過光固化3D打印成形微晶玻璃試樣，并深入研究了氧化鋯添加對成形精度、燒結收縮率、顯微結構和力學性能的影響。通過光學數值模擬揭示了成形精度的改進機制，即低透光率的氧化鋯加入高透光率的微晶玻璃漿料中可以改變漿料整體的光學性質，從而極大降低了光的散射范圍，使成形尺寸誤差減少了約80%。同時，斷口分析表明氧化鋯添加的主要強化和增韌機制包括載荷傳遞、拔出行為以及對裂紋固定、偏轉、分支和橋接的影響，氧化鋯增強微晶玻璃的彎曲強度和斷裂韌性與原始微晶玻璃相比分別提高了2.5倍和2.1倍。

王守仁教授團隊近幾年在金屬及陶瓷增材制造領域取得了多項理論和技術突破，該成果的刊發表明我院在增材制造領域的研究得到國際同行的認可，推動了我校機械工程學科的發展。

圖1 微晶玻璃及微晶玻璃-氧化鋯復合材料的打印坯體及打印誤差

圖2 液態樹脂、微晶玻璃漿料以及微晶玻璃-氧化鋯復合漿料的光散射數值模擬