3D陶土打印的特点及应用简析

3D陶土打印的特点及应用简析

【摘要】3D打印技术在现代社会多个行业领域中受到关注，且被誉为“第三次工业革命”的重要标志之一。而3D 陶土打印则为3D打印中的新技术，其打破了传统的陶瓷工艺，同时也打破了对制作陶瓷产品形体多样的束缚，使任何人都可以做自己想要的陶瓷形体样式。本文将围绕3D陶土打印的特点以及其的应用和发展现状及前景作出简要分析。

【关键词】3D陶土打印快速成型

1 3D打印现状

3D打印技术是快速成型的一种，即三维打印技术。通常采用数字技术材料打印机来实现，以一种数字模型文件为基础，运用可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。

3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具，大大的降低了产品开发的费用，缩短了产品的研发周期。目前最常用作原材料的有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、橡胶类、树脂、金属和塑料类等。快速成型的突出特点使其受到国内外各行各业的广泛关注，也使得3D打印从20世纪90年代中期出现到现在形成3D打印热。目前3D打印应用的领域有医学领域、航天技术、房屋建筑，汽车行业、工业制造等。

2 3D陶土打印的特点

3D陶土打印是3D打印的一种，区别于现在常见的3D 打印的形式，因为其所选用的材料为陶土，打破了3D打印的常规材料，同时也打破了传统的陶艺制作过程。

2.1 可以快速的打印出自己想要的陶瓷产品的形状

传统制作陶瓷的方法是首先必须有精湛的技术，第一关就是要配好陶土，且陶土的软硬度要把握好，否则会在烧瓷时出现裂纹等瑕疵。第二关就是要拉坯了，拉坯必须要有熟练的技法，要掌握好两只手的力度，如果用力不均匀则特别容易将形拉弯，且容易将坯从底部拉断。拉坯时要注意坯料的制备、坯体的干燥程度。最后要考虑釉及釉料的制备与烧成等。而3D陶土打印大大缩减了以上繁杂的过程，减去了对于拉坯的高手艺要求，使得普通人也可以做出自己想要的陶瓷。

2.2 采用陶土作为原材料节省了成本

目前的3D打印的原材料大部分为金属、树脂、橡胶等，不但材料成本高，而且对于3D打印机的技术要求也很高，这就使得产品开发费用相对较高。

而3D陶土打印采用的原材料为价格低廉的陶土，相对金属费用大大降低，且对于打印机的技术要求没有成型金属的高。金属或树脂的成型要求对液态原材料的保存或液化，这对于打印机的技术要求是很高的，而3D陶土打印机对于

陶土的存放则很简单，只存放在一个硬质塑料管中。

2.3 3D陶土打印打破了传统陶艺的规则形体

传统陶艺因为受到拉坯技术的限制，所以只能制作出规则的形体，比如我们现在常见的罐状、瓶状、盘子类的对称形体，如果想做不规则的形体只能开模或纯手工制作，不仅增加了物质成本而且增加了时间成本。

3D陶土打印采用计算机建模的形式与电脑连接进行直

接打印，不用手工拉坯，可以制作出自己想要的形体，也可以制作出各式各样不规则的形体，这样就使得陶瓷行业更加丰富多彩，使得市场更加多样化。

2.4 3D陶土打印过程简单

首先进行三维设计过程，即先通过计算机建模软件建模，常用的软件有ProENGINEER与犀牛等。对于建的模型的基本要求就是不能出现破面，否则打印机不识别。建模后保存的文件格式为STL文件，此格式为设计软件与打印机之间协作的标准文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。

然后将建的模型的STL文件导入切片软件中进行切片处理。因为几乎所有的3D打印技术都是分层叠加累积打印成

型的，3D陶土打印也不例外，所以在开始打印之前要切片分层，即打印机的路径轨迹。在此过程中既要观察模型切片有没有破面，同时也可以设置打印的厚度，从而使打印的产品

更加牢固。

下一步便是开始进行打印，开启打印按钮，调好气压，选好文件即开始了产品的打印过程，根据气压的大小可以调节陶土输出的快慢，根据模型的复杂程度来定最终消耗的打印时间，打印过程中一定要控制好气压，可以再打印前开启，放走管中的空气，以免在打印过程中有气泡，而致使产品有瑕疵。

最终打印成型后便可以进行后期的上釉等工序。

2.5 3D陶土打印机的构造简单

（1）3D陶土打印机的整体结构。整体机身由四个支撑臂构成整体框架，支撑臂连接的正中央即机身的正中央为打印机口，即出料口，由支撑臂的旋转移动架控制打印口的伸缩、移动与起伏。

（2）打印口处结构。打印口由出料口与固定螺母构成，固定螺母同时可以控制出料口的高低，以保证打印口降到最低时不与平台相碰。

（3）打印机底座部分结构。打印机的底座部分由显示屏、选择文件按钮、开关按钮、气压控制旋钮、气压显示屏构成。在开启打印前首先要开启气压阀，让气充满，后选择好打印文件，最后开启打印按钮。开启打印后要根据出料情况调节气压，气压越大则出料越快，反之则慢。

（4）气压泵与装料桶和连接管。气压泵内部盛装气体，

底部装有轮子结构，方便移动，在打印完毕后要关掉开关，装料桶为硬质塑料材质，用来盛装配好的陶土。装料桶的两个接口分别用连接管连接打印机的送料口与气压泵的送气口，即用气压装陶土冲压至打印口后进行打印。

3 3D陶土打印的应用领域

（1）传统的陶艺家可以利用3D陶土打印做出造型丰富的陶瓷产品，且传统陶艺家对上釉烧瓷技术精湛，再配上3D 陶土打印机便能做出更丰富的产品。不仅可以拓展自己的陶艺，而且可以更好的传承我国的陶瓷文化。

（2）销售陶瓷制品的公司与企业也可以引进3D陶土打印机，这样可以大大减少人工成本，引入多台打印机也可以缩短产品生产周期，这样便降低了产品的成本，增加了商业的竞争优势。

（3）陶瓷爱好者同样可以利用3D陶土打印机，这样不用去专门学习拉坯等传统陶艺，就可以做出自己想要的陶瓷产品，同时也顺应了DIY与电子商务相结合的潮流。 4 3D 陶土打印的现状与发展前景

虽然3D打印技术现在在我国发展的非常之快，各行各业都极其关注，但是3D陶土打印在我国却还才刚刚起步，且目前技术还有待完善，就此提出一些3D陶土打印机发展现状所产生的问题。

（1）对三维建模要求较高，要求使用3D陶土打印机的

相关人员或企业会三维建模，且建模不可出现破面问题，否则将无法打印。

（2）对于陶土的配置还缺乏量化的统一配置，这样就会给使用打印机的人员造成一些麻烦，且在一定程度上会阻碍3D陶土打印的发展。

（3）对于弧度较大的产品形体打印有限制，因为在打印过程中陶土还是处于潮湿的状态，如弧度太大，很容易使形体塌陷或弯曲。

（4）精度的限制。由于3D陶土打印技术在我国刚刚起步，且陶土材料本身的特性致使打印出的产品略显粗糙，在产品细节上勾勒欠缺，精度受到限制。

所以，3D陶土打印技术在未来的发展过程中应找一种大众化的三维建模方式，同时要对陶土的配置进行量化处理，且尽量完善陶土打印的形体要求，尽量边打边成型，提高打印的精度等。

结语

3D陶土打印在我国是3D打印技术的新型发展，目前才刚刚起步，虽然其存在许多优质的特点，缩短了产品的生产周期，降低了产品的生产成本，打破了传统的陶艺对形体的约束，同时顺应了私人订制与电子商务相结合的大潮流，但是其仍然存在一定的问题。

3D陶土打印不仅掀起了3D打印技术的新一轮狂潮，而

且是对我国陶艺发展的推进器，可以使全民重视且传承我国历史悠久的陶艺文化。希望我们共同努力不断完善3D陶土打印技术，不断探索3D陶土打印的发展到路，继续创新，继续前进。

参考文献

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