陶瓷3d打印技术的现状及发展趋势

【 www.FsTaoci.Com 】西班牙设计师伯纳特·屈尼借助3d陶瓷打印完成了一项“每天一个咖啡杯”的计划，在30天的时间里，每天制作出一个造型独特的陶瓷咖啡杯。每个杯子从构思、设计、成型、烧结到完成，所花费的时间都控制在24小时之内。首先，在平铺的陶瓷粉上3d打印有机粘结剂，每建成一层，在顶部继续添加陶瓷粉和粘结剂，直到整个模型完工。

其次，模型将会被送入炉中加热，这样带有的粘结剂就会被固化。再次，出炉后扫掉外层的陶瓷粉末，得到实体模型。最后，喷釉后再进行加热，得到亮丽光泽的咖啡杯。虽然不是每一个咖啡杯都具有实用性，但该新鲜的想法和技术在设计界引起了轰动。

本文通过介绍陶瓷3d打印技术的定义、原理、与现有陶瓷砖3d效果的差异、发展现状，来探讨其在日用陶瓷及建筑卫生陶瓷行业应用的趋势。

一、定义与原理

3d打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术。3d打印按工艺过程可划分为：逐层粘结法和直接成型法，直接成型法能直接打印更为复杂的含闭孔结构。逐层粘结法指利用喷嘴向待成型的陶瓷粉床上喷射结合剂粘结剂，打完一层后，在料床表层添加新粉，再喷粘结剂，如此重复进行，最后除去未喷射粘结剂的粉料即可得到立体物件。直接成型法是将待成型的陶瓷粉与结合剂制备成陶瓷墨水，通过3d打印直接成型。

二、与现有陶瓷砖3d效果的差异

陶瓷砖宣传的3d效果分两种，一种是通过图案的设计达到立体的视觉效果，另外一种是表面凹凸不平的实际效果。实现表面凹凸不平的效果有四种手段：凹凸模具、喷下陷釉(墨水)、色釉料及墨水的堆积(常规色釉料的丝网胶辊印刷，常规墨水、大颗粒墨水的喷墨打印)、水刀的后期雕刻。瓷砖现有3d效果主要是在陶瓷砖表层达到视觉立体或凹凸不平的装饰效果，而非通过3d技术的逐层打印形成主体结构。

三、发展现状

美国麻省理工学院在1993年发明了3d打印技术，利用金属、陶瓷粉末，通过粘结剂再一起成型。美国华盛顿大学通过调整玻璃粉剂和粘合剂的混合比例与加热温度，研发出3d玻璃打印技术，可帮助建筑师测试哪种玻璃设计最适合哪种的环境。

上海理工大学在2007年，用石膏粉末、聚乙烯醇、白碳黑等配成浆料，通过3d打印技术打印出结构致密、尺寸变形量小的石膏模具。西北工业大学在2013年以硅粉为原料，糊精为粘结剂，采用3d打印技术制备出多孔硅坯体，通过反应烧结得到高孔隙率的螺钉、螺母等氮化硅陶瓷部件。

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