加泰罗尼亚理工大学Junhui Zhang等人在《Ceramics International》上发表题为Additive manufacturing of sensor prototype based on 3D-extrusion-printed zirconia ceramics的研究论文，报道了使用8Y-氧化锆粉末开发氧化锆样品的过程，其中考虑了打印方向和丝状取向对烧结AM氧化锆样品力学性能的影响。进一步探讨了这些缺陷对弯曲材料力学性能的影响，以及基于3D打印氧化锆基板制备丝网打印导电银传感器的相关内容。通过四点弯曲试验分析了试样在受弯曲载荷时的传感响应，以及研究了氧化锆在弯曲测试下的行为特征。https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884224010770
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陶瓷增材制造因其快速原型、低成本和增加几何复杂性的能力而备受关注。通过使用高固含量的油墨，挤出技术被广泛应用于加工和成型精密的陶瓷结构。研究制备了8mol .%钇不稳定的氧化锆油墨，并用于在水平和垂直方向上打印氧化锆样品，采用两种不同的灯丝方向:0/90°和±45°。研究主要旨在评估打印设计对机械性能的影响，通过弯曲测试和数字图像相关分析来进行评估。图1显示了用于弯曲测试的代表性打印样品。在这项工作中集成的传感器由一个导电墨水的矩形条与3D打印的氧化锆长度对齐。对于所有传感器，导电条纹的标称长度为32毫米，即在四点弯曲测试夹具的40毫米外跨度内。随后，使用银环氧粘合剂将铜线连接到银图案上。 不同设计尺寸烧结试样的光学图像如图2所示。它们反映出所有的结构都保持线性形状。并对DIW基8Y-氧化锆的顶部和侧面形貌进行了分析。烧结样品的打印线呈圆柱形，且在表面上彼此平行。结果表明，侧表面仍然保持了连续的层数。 图2 烧结样品的光学图像和不同丝向DIW基氧化锆样品的俯视图和侧视图:(a1-a6) 0/90°，(b1- b6)±45°。试样表面计算的水平（exx）应变表明，对于水平打印方向的样品，最大应变区域位于底部中心，表明底层向两侧拉伸。然而，垂直打印方向的最高应变区域从底部到中间中心升高。图3显示了四个样品在0.25%应变下的应变分布图。对于所有样品，故障首先从底部开始。在水平打印方向下，打印层的平面强度决定了弯曲强度和断裂模式。相反，层间强度显著影响了垂直打印设计样品的变形行为。图3 (a)实验示意图:(a1)为水平打印方向样品，(a2)为垂直打印设计样品;(b)从DIC获得的0.25%应变下不同打印设计的应变分布:(b1) 0/90°-H， (b2)±45°-H， (b3) 0/90°-V和(b4)±45°-V。此外，进行了四点弯曲试验，同时进行了电阻测量和施加载荷，如图4（a）所示。实验数据以电阻——施加负载的形式可视化，如图4（b）所示，以分析施加负载下的传感器响应。在此过程中，水平方向上具有±45°和0/90°丝状取向的氧化锆样品被涂上导电膜，并在恒定加载速率下变形直至最终失效。所有样品都显示出电阻变化与氧化锆基材上施加的载荷之间的联系。这可以用导电图案中填料间距离增加和裂纹形成来解释。 图4 (a)四点弯曲试验方案;(b)不同丝状取向的基于DIW的8Y-氧化锆传感器的相对电阻变化率随载荷的变化。为了评估打印设计对机械性能的影响，采用DIW法制备了8Y-氧化锆陶瓷样品。从上述报道和讨论的实验结果，可以得出以下结论。
1. 打印设计对陶瓷样品的机械性能有显著影响，水平打印方向和±45°丝状取向的样品显示出更高的弯曲强度（50 MPa），其次是垂直方向上的0/90°和±45°丝状取向。2. 断裂面的检查表明，与打印设计相关的缺陷是样品失效的关键位置，尤其是在水平打印0/90°丝状取向的样品中表现最明显。3. 成功将导电银传感器打印在3D打印样品表面，展示了在智能应用中的潜在开发，并且相应的力学研究表明，该传感器在结构检测中有广泛应用前景。
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