3D打印技术又被称之为增材制造技术,整体零件的成型工艺不涉及任何的传统机床、夹具、模具和刀具等减材设备,解决了传统陶瓷成型中需要模具的问题,快速且精细化地制造出传统成型难以加工,结构复杂的零件,广泛应用于现代各领域中。本文采用3D直写成型工艺,以水基氧化铝浆料为基础,通过正交实验与人工神经网络相结合的方法,优化浆料的成分和比例,制备出性能优异的氧化铝陶瓷浆料。搭建水基氧化铝浆料直写成型打印装置系统,开展浆料的直写成型,陶瓷生坯的烧结和陶瓷零部件的性能研究。通过单因素法确定氧化铝级配粒径和分散剂的种类,通过正交实验和人工神经网络的模拟预测,重点研究了固相含量、分散剂、塑性剂、粘结剂以及润滑剂对氧化铝浆料粘度和收缩率的影响。结果表明,当α-Al2O3的粒径选择0.3μm和0.5μm,用量分别为62.5wt.%和37.5wt.%时陶瓷粉体性能最佳;分散剂采用DS-165A,用量达到3.86wt.%时,稳定性最好;剩余添加剂中塑性剂使用聚乙二醇,用量为4wt.%,润滑剂为丙三醇,用量为2wt.%,粘结剂为卡拉胶,用量为0.4wt.%,采用上述参量能够制备出固相含量为75.74wt.%的氧化铝陶瓷浆料。本文搭建水基氧化铝浆料直写成型打印装置系统,用于直写成型浆料的挤出成型,确定了以空气压缩机作为动力装置,以熔融沉积装置的三维坐标运动系统为基础,配以可替换式柱塞挤出装置。打印时可以选择不同口径的打印针头,打印出的丝径最小能达到0.3mm,固相含量最高可达80wt.%。实验表明:气压控制在6-10 k Pa,针头移动速度在15-35mm/min,针头距离平台的挤出高度在0.8-1.2mm,平台温度在65℃左右时,打印成型效果最好,面填充率最高。对陶瓷生坯进行烧结处理,针对不同升温速率和保温时间下零件表面成型质量,获得最优的烧结曲线。烧结后工件表面整体具有较高的表面光滑程度,成型工件收缩率小,表面完整,无开裂和翘曲变形。对烧结的样品进行填充率,密度和弯曲强度测试,结果表明,平均填充率为92%,平均密度为3.979g/cm~3,弯曲强度可达425 MPa。本文通过不断实验调试优化,形成了三个过程:由浆料调配、模拟到验证的优化过程;从设备搭建、调试到优化最佳实验参数的过程;以及最后的零件脱脂烧结和性能测试的过程。