3D陶土打印的特点及应用简析

略谈3D打印在陶瓷生产中的应用作者：王悦鑫来源：《天工》2019年第05期随着生产技术的更新换代，3D打印技术获得了越来越多的关注，并成为各类生产技术领域的研究热点。

它是通过计算机三维建模并连接相关的打印设备，用逐层构造实体模型横截面的方式来成型的新技术，不仅为生产提供了有效的技术支持，而且节省了大量的人力、物力，还大大提高了生产效率，因此3D打印技术在陶瓷生产领域的研究是非常具有价值的。

一、3D打印技术在陶瓷生产中的发展优势及现状在传统的陶瓷工艺生产中，陶瓷产品设计图绝大多数以设计师手工绘制为主，设计师还需在由图纸向实体模型的转变过程中，与开模师准确地传达产品的尺寸、形状以及造型特点，而在这个过程中会出现以下几个问题：（一）以口述的方式完成由圖纸向实体模型的转变会对产品的尺寸精度造成严重影响。

（二）对二维图纸的设计依赖性大，且二维图纸与最终的三维造型有一定差距，影响最终产品的生产效果。

（三）设计师手工绘制二维图纸以及对图纸的反复修改，加上与开模师反复交流沟通并修改石膏模具这个过程，对人力、物力的消耗大，而且延长了产品的制作周期，增加了生产制造成本。

在传统陶瓷生产周期长、成本高的背景下，3D打印技术在陶瓷生产中迎来了新生。

3D打印技术利用三维建模的方式对产品进行开发设计，设计师通过计算机辅助设计的方式进行图纸绘制，并按客户的需求对产品图纸的尺寸及造型特点进行修改。

再利用三维数字化建模的方式模拟虚拟的三维产品造型与客户进行交流，并可在交流沟通的同时，随时对产品进行调整和修改。

与传统的陶瓷生产过程相比，不仅缩短了生产周期，节省了人力物力，同时还减少了原材料的耗费，降低了产品制造的成本。

还可以直接通过陶泥打印机按照三维建模中的模型打印出陶泥，再经过晒干、上釉和用传统工艺烧制等流程生产陶瓷产品。

这种方式的优势在于生产速度更快、更节约原料，最重要的是可以生产传统工艺难以实现的结构复杂、造型独特的产品。

二、3D打印技术的原理与特点3D打印技术是一种快速成型的技术，通过计算机辅助按一定尺寸形状建立三维数字化的模型，再通过特定打印软件对模型进行逐层分割并解析，读取三维数字化模型中的每一层横截面信息，与之连接的动作系统就会根据横截面的信息设定打印路径，并按路径在二维平面身上运动，在一层打印完成后，动作系统会上升一层，继续按读取的横截面信息构造实体平面，在打印实体产品时叠加连续的物理层，所以最终的实体结构是通过逐层堆叠材料实现的。

我们知道，陶瓷是一种传统的无机材料，精美实用，已经有了上千年的历史。

硬而脆的特点使陶瓷材料加工成形尤其困难，传统陶瓷制作工艺只能制造简单三维形状的产品，而且成本高、周期长。

陶瓷3D打印技术的发展使复杂陶瓷产品制作成为可能，3D打印技术所具有的操作简单、速度快、精度高等优点给陶瓷注入了新的活力。

一、材料及使用陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特点，是三大固体材料之一。

现在陶瓷3D打印制作的主要有氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、磷酸钙陶瓷等。

二、用途广泛的陶瓷材料陶瓷3D打印可以制作结构复杂、高精度的多功能陶瓷，在建筑、工业、医学、航天航空等领域将会得到广泛的使用，在陶瓷形芯、骨科替代物、催化器等方向具有很好的使用未来，将给我们的生活带来巨大改变。

配料根据成形技术和最终的性能要求，选择合适的原材料，一般包括陶瓷粉末、粘结剂、添加剂，按一定比例混合均匀。

用于3D打印的陶瓷材料形态包括：浆料，陶瓷成分与其他溶剂及添加剂的混合物，通过物理、化学的方式成形;陶瓷丝材，用于熔融堆积工艺;陶瓷粉末，陶瓷粉末、矿化物、粘结剂等的混合物，用于激光烧结、粘接等;陶瓷薄片，片压成形、粘接。

3D打印成形运用3D打印技术实现陶瓷零件成形，得到特定形状结构的陶瓷坯体。

具体方式见后文对各种陶瓷3D打印成形技术的介绍。

坯体后处理对陶瓷坯体进行清洗、表面增强、修复、干燥等后处理，使坯体的强度、精度等性能达到要求，有利于之后的热处理环节。

脱脂和烧结将完好的坯体放入炉子中，按照设定好的温度制度、焙烧气氛和压力进行热处理。

这个过程分为两个阶段：加热到600多℃脱去坯体中的有机物，这是十分敏感容易出现缺陷的阶段;加热到1000多℃实现致密化、形成陶瓷，这是晶粒长大、晶界形成、实现陶瓷强度的过程，决定着制品的最终性能。

烧结完成等冷却后便可得到最终的陶瓷产品了。

陶瓷3D打印成形技术现在陶瓷3D打印成形技术主要可以分为喷墨打印技术(IJP)、熔融沉淀技术(FDM)、分层实体制造技术(LOM)、选择性激光烧结技术(SLS) 和立体光固化技术(SLA)。

Market 55网印工业Screen Printing Industry2019.10市场动态3D打印技术即快速成型技术，又称为增材制造。

它是以数字模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，其具有具有操作简单、成型速度快、精度高等优点。

3D打印技术结合了材料技术、数字建模、信息处理等多领域的前沿技术，打破了传统加工的思维模式，被视为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”，受到了国内外的广泛关注。

陶瓷材料因具有抗压强度高、硬度高、耐高温以及电和热的不良导体等力学、物理、化学性能被广泛应用于航空航天、工业制造、生物医疗等多个领域。

但陶瓷材料难加工，传统加工工艺成本高、耗时长。

然而用3D打印陶瓷材料，结合较为先进的烧结技术，可以制备出高精度、高强度的陶瓷零件，这相比于传统的制备工艺，会显著降低加工成本、缩短生产周期、节省原材料，其发展潜力巨大，将推动3D打印陶瓷技术在航天航空、医学、工业等领域获得更广泛的应用。

3D打印陶瓷技术与应用3D打印陶瓷技术概述目前，3D打印陶瓷技术主要有喷墨打印技术、熔化沉积成型技术、激光固化成型技术、分层实体制造技术和激光选区烧结技术。

按照工艺过程可以分为直接成型法和逐层粘结法，喷墨打印技术技术是将陶瓷粉末和粘结剂混合制备成陶瓷墨水，通过3D打印直接成型的，属于直接成型法，其他4种技术则属于逐层粘结法。

喷墨打印技术（IJP）原料：由非金属材料、分散剂、粘结剂、表面活性材料和其他辅助材料混合而成的“陶瓷墨水”。

原理：由计算机通过CAD等软件建立三维模型，再由喷头将陶瓷材料按模型进行逐层的图案绘制完成打印。

优点：用户按照需求设计个性化陶瓷，成本大大降低，很大程度上节约人力物力，同时技术不需要借助激光技术的辅助，在日常生活中已经得到广泛的发展和应用。

缺点：此种打印技术的核心问题在于其原材料的配置。

陶瓷墨水需要有良好的稳定性，保证其在打印过程中的形状和密度的一致性，同时陶瓷墨水中的非金属颗粒直径必须足够的小，以此来保证其在喷射过程中不出现堵塞喷头的问题。

Market市场动态高精准度的陶瓷3D打印技术3D陶瓷打印3D打印陶瓷材料+先进的烧结技术=高精度、高强度的陶瓷。

相比于传统的制备工艺，3D陶瓷打印凭借显著降低加工成本、缩短生产周期、节省原材料的特点，有着巨大的发展潜力。

同时它的优势会推动3D打印陶瓷技术在航空航天、医学、工业等领域得到更广泛的应用。

3D陶瓷打印的应用陶瓷材料具有轻质、耐氧化、耐腐蚀性、耐高温等特点并具有良好的生物相容性。

已被广泛应用于制造牙科、骨科等医疗器械。

陶瓷材料因其硬而脆的特性使加工成型困难，而3D打印这种新型陶瓷加工技术可在一定程度上解决这个问题。

3D陶瓷打印技术在日用瓷设计中的优势制作精度高、生产效率高3D陶瓷打印技术的出现，无论是复杂造型或精细的日用陶瓷产品，从软件设计到制成都可以节省大量的人力及时间，相比传统手工制作模种→翻制模具→注浆→成型或手工泥条盘筑效率可提高数倍甚至几十倍。

创作手段的丰富3D陶瓷打印技术在对复杂器型设计当中便可解决因烧成而变形等诸多问题，因Market 57网印工业Screen Printing Industry2020.05市场动态为设计者可在计算机软件中，对复杂器型内部关键部位编制支撑结构，打印镂空、中空等产品，使其不易变形。

异型的小批量制作3D打印技术的层级式或选择性烧结的成型方式，决定它可以在工作区域一次性完成多个不同形态作品的制作，当设计者们创作形态近似而又各有不同的批量化作品时，3D打印技术的效率会高很多。

专属定制的日用陶瓷作品3D陶瓷打印技术不仅可以快速制作各种异型陶瓷造型，还可以通过远程文件输出，异地打印制作产品。

从商业化角度来看，其更应该定位于日用陶瓷个性化定制、高端艺术品复制等小批量生产的产业模式。

3D打印的优势制作精度高经过20年的发展，3D打印的精度有了大幅度的提高。

目前市面上的3D打印成型的精度基本上都可以控制在0.3 mm以下。

制作周期短传统模型制作周期长。

而3D打印则去除了模具的制作过程，使得模型的生产时间大大缩短，一般几个小时甚至几十分钟就可以完成一个模型的打印。

略谈3D打印在陶瓷生产中的应用3D打印技术是指通过计算机辅助设计软件，将三维模型转化为分层渐增的二维切片，并将这些切片一层层堆叠起来，精确定位，逐层加工，最终制造出三维实体的一种技术。

随着3D打印技术的不断发展，其在各种材料制造领域中的应用越来越广泛。

其中，陶瓷生产领域因其独特的材料性质，也得到了3D打印技术的广泛应用。

3D打印在陶瓷生产中的主要应用包括陶瓷原型的快速制造、复杂陶瓷结构的制造、定制陶瓷制品的制造三个方面。

首先，3D打印技术在陶瓷生产中的一大应用是快速制造陶瓷原型。

传统手工制作陶瓷原型需要耗费大量的人力和时间，而且很难做到精确控制，容易产生误差。

而借助于3D 打印技术，可以通过计算机辅助设计软件直接将设计好的陶瓷模型打印出来，不仅提高了制造效率，还可以做到精确度高，避免误差的产生。

这种技术在新品开发、样品制作以及定制化生产方面都得到了广泛的应用。

其次，3D打印技术还可以用于制造复杂陶瓷结构。

传统陶瓷加工方法只能制作简单的几何形状，而对于复杂的、非常规的陶瓷结构，传统加工方法很难胜任。

而3D打印技术可以很好地解决这个问题。

通过3D打印技术，设计师可以直接在计算机上设计出复杂的陶瓷结构，然后通过打印机将其一层层地打印出来。

这种方法可以帮助设计师实现更具创造力的设计，并可以在陶瓷产品的性能和坚固程度方面达到很高的标准。

最后，3D打印技术还可用于制造定制陶瓷制品。

通过3D打印技术，可以轻松地制作出各种不同尺寸、不同形状、不同颜色的陶瓷制品，为消费者提供更多选择。

例如，用3D 打印技术可以制作定制的雕塑、花瓶、茶具、灯具等陶瓷制品，这些制品可以根据客户的需求进行设计和制造，满足市场需求。

总的来说，3D打印技术在陶瓷生产中的应用非常广泛，可以帮助设计师实现更具创造力的设计，同时也为消费者提供更多选择，整个市场上的竞争也变得更加激烈。

未来，随着3D打印技术的不断发展和创新，其在陶瓷生产领域的应用前景将会更加广阔。

略谈3D打印在陶瓷生产中的应用【摘要】近年来，随着3D打印技术的兴起，陶瓷生产领域也开始探索其应用。

传统的陶瓷生产方法存在一些局限性，而3D打印技术为陶瓷生产带来了新的可能性。

在陶瓷原型制作中，3D打印可以快速制作出复杂的设计，提高生产效率。

在制作复杂结构的陶瓷制品时，3D打印技术能够实现精确的生产，确保产品质量。

定制化生产也受益于3D打印技术，满足消费者个性化需求。

3D打印还可以应用于陶瓷工艺改进和制品修复，进一步提升陶瓷产业的发展水平。

未来，结合传统工艺和现代技术，3D打印在陶瓷生产中的应用前景广阔，将推动陶瓷产业迈向新的发展阶段。

【关键词】3D打印技术, 陶瓷生产, 应用, 制作, 原型, 复杂结构, 定制化, 工艺改进, 制品修复, 可能性, 前景, 传统工艺, 现代技术, 陶瓷产业, 发展.1. 引言1.1 3D打印技术的兴起3D打印技术是一种快速发展的新兴制造技术，它通过逐层堆积材料来创建三维物体。

随着3D打印技术的不断进步和成熟，它在各个领域的应用也越来越广泛。

从最初只能打印简单的塑料制品，到如今可以打印金属、陶瓷等复杂材料，3D打印技术已经被广泛应用于工业制造、医疗领域、艺术设计等领域。

3D打印技术的兴起，正在改变着传统制造业的方式。

传统制造业需要大量的模具和设备，而3D打印技术可以直接根据设计图纸打印出产品，大大节约了时间和成本。

3D打印技术还可以实现个性化定制，满足不同客户的需求，为传统制造业注入了新的活力。

在陶瓷生产领域，传统方法主要是通过手工制作或注塑成型。

这些方法虽然传统，但存在着生产效率低、成本高、制品精度难以保证等问题。

而3D打印技术的兴起，为陶瓷生产带来了新的可能性，可以实现复杂结构的制作、定制化生产，甚至可以用于陶瓷制品的修复。

随着科技的不断进步，相信3D打印技术在陶瓷生产中的应用将会越来越广泛，为陶瓷产业的发展带来新的契机。

1.2 陶瓷生产的传统方法陶瓷是一种古老而精美的工艺品，在人类文明发展过程中扮演着重要的角色。

3d陶瓷打印应用场景
3D打印技术已成为当今工业界和制造业中最为热门的技术之一。

它不仅可以快速生产出复杂的物体和零部件，而且还可以节省时间和
费用。

在这些应用中，3D陶瓷打印被普遍认为是具有巨大潜力的一个
领域。

本文将介绍3D陶瓷打印技术的应用场景，包括医疗、建筑、艺
术等。

医疗应用
医学领域是3D陶瓷打印技术应用的一个重要领域。

在医用陶瓷材料中，氧化铝和钽酸钠等聚合物是常用的材料。

3D打印技术可以精确地制造
出具有复杂形状的医疗部件，例如人工关节、牙科补偿部件和人工骨
骼替代品。

通过3D打印技术，可以快速生产出高质量的医疗器械，这
种器械不仅符合患者的独特需求，而且制造成本低廉。

建筑应用
3D陶瓷打印技术还可以应用于建筑领域。

通过3D打印技术，可以打
印大规模的结构性陶瓷件，这种结构性陶瓷件可用于建筑装饰、室内
装饰和景观设计。

与传统的建筑设计相比，3D打印技术可以大幅节省
建筑设计的时间和成本。

艺术应用
3D陶瓷打印技术可以使设计师和艺术家更加灵活地设计和制造出艺术
品和装饰品。

3D打印技术可以以非常低的成本和快速的时间生产出复
杂和图案分明的艺术品。

这些艺术品可以放置在您的家庭或办公室中，增加空间美感和设计感。

结论：
3D陶瓷打印技术已被应用于医疗、建筑和艺术等众多领域，并展现了
极高的创新和应用潜力。

虽然3D陶瓷打印目前面临的一些挑战，例如
对材料特性和打印速度的限制，但随着技术的不断改进和应用的扩大，它将成为未来工业界和制造业中的一个重要领域。

略谈3D打印在陶瓷生产中的应用3D打印技术是一种通过逐层堆叠材料来制造物体的先进制造技术，它可以应用于各种不同的材料，包括塑料、金属和陶瓷等。

在陶瓷生产领域，3D打印技术的应用正在日益受到关注，并为陶瓷制造业带来了许多新的机遇和挑战。

本文将重点讨论3D打印在陶瓷生产中的应用，并探讨其对传统陶瓷制造业的影响。

我们需要了解一下陶瓷制造中存在的一些挑战。

传统陶瓷制造工艺需要经过复杂的成型、干燥、烧结等工序，整个过程需要大量的人力和时间，并且在制造过程中容易产生浪费。

而3D打印技术可以通过数字化设计和快速成型的特点，大大减少了制造过程中的时间和浪费，并且可以实现更加个性化和复杂的设计。

在陶瓷制造中，3D打印技术可以应用于多个方面。

首先是陶瓷原型制造。

传统的陶瓷原型制造需要经过复杂的模具制作和成型工艺，而利用3D打印技术可以直接将设计好的模型数字化，并通过3D打印技术快速成型，大大提高了原型制造的效率和灵活性。

在陶瓷产品的个性化定制方面，3D打印技术也有着巨大的优势。

传统的陶瓷制造对于产品的个性化需求往往难以满足，而利用3D打印技术可以根据客户的需求直接定制各种各样的陶瓷制品，提高了产品的差异化竞争力。

3D打印技术还可以在陶瓷材料的研发和生产过程中发挥重要作用。

传统的陶瓷材料无法实现复杂的内部结构和空腔设计，而3D打印技术可以实现复杂结构和空腔设计，进一步拓展了陶瓷材料的应用范围。

通过3D打印技术，可以实现陶瓷材料的精准成型和微观结构控制，提高了陶瓷材料的性能和品质。

虽然3D打印技术在陶瓷制造中有着诸多优势和应用前景，但在实际应用中还存在一些问题和挑战。

首先是材料的选择和性能控制。

目前市面上的陶瓷3D打印材料种类较少，而且存在成本高昂、性能差异大等问题，需要进一步研发和改进。

其次是工艺的控制和成型精度。

传统的陶瓷成型工艺经过多年的积累和改进，在成型精度和工艺控制上有着较为完善的技术体系，而3D打印技术在这方面还需要进一步改进和完善。

略谈3D打印在陶瓷生产中的应用1. 引言1.1 3D打印技术在陶瓷生产中的应用意义随着科技的不断发展，3D打印技术逐渐应用到了各个领域，包括陶瓷生产领域。

在传统的陶瓷制造过程中，往往需要依靠手工操作或大型设备进行生产，这不仅费时费力，还存在浪费资源的情况。

而引入3D打印技术可以有效解决这些问题，提高生产效率，降低生产成本。

通过3D打印技术，陶瓷制品可以根据设计师的需求进行个性化定制，大大拓展了设计空间，为陶瓷产品的创新提供了更多可能性。

3D打印技术可以实现复杂结构的陶瓷制品的生产，提高了制品的精准度和稳定性，进一步提升了产品质量和效果。

3D打印技术在陶瓷生产中的应用意义主要体现在提高生产效率、降低成本、拓展设计空间和提升产品质量等方面，为陶瓷产业带来了全新的发展机遇。

【字数要求2000字】。

1.2 陶瓷行业的现状与挑战陶瓷行业作为传统产业之一，在当今时代也面临着诸多挑战。

随着科技的不断进步和全球化的推进，陶瓷行业的竞争变得越来越激烈。

许多传统陶瓷企业面临着市场份额被新兴的陶瓷企业和外国品牌逐步蚕食的压力。

陶瓷产品的同质化严重，市场需求趋于饱和，企业需要不断创新以赢得市场。

陶瓷制造过程中的环境污染、资源浪费等问题也日益凸显，陶瓷行业需要更加注重可持续发展。

人工制造陶瓷产品的成本较高，影响了企业的竞争力。

2. 正文2.1 陶瓷制造中的传统工艺与局限性陶瓷制造自古以来就是一门历史悠久的工艺，传统的陶瓷制造工艺主要包括手工塑造、手工涂釉、手工烧制等环节。

这些传统工艺虽然经久不衰，但也存在着一些局限性。

传统的手工制作过程需要大量的人力物力，制作效率低下，生产周期长，且容易受到人为因素影响，造成产品质量不稳定。

传统的陶瓷制作方式也存在着浪费原材料的问题，因为手工制作往往难以达到精确的尺寸要求，造成很大的原料浪费。

传统陶瓷制作方式也存在着设计限制的问题，手工制作难以实现复杂的结构和细节，导致产品设计受到一定的限制。