小白一文讀懂什么是陶瓷3D打印技術？

陶瓷是一種傳統(tǒng)的無機材料，精美實用，已經(jīng)有了上千年的歷史。硬而脆的特點使陶瓷材料加工成形尤其困難，傳統(tǒng)陶瓷制備工藝只能制造簡單三維形狀的產(chǎn)品，而且成本高、周期長。

陶瓷3D打印技術的發(fā)展使復雜陶瓷產(chǎn)品制備成為可能，3D打印技術所具有的操作簡單、速度快、精度高等優(yōu)點給陶瓷注入了新的活力。國外已有很多研究，出現(xiàn)了3DCeram、Lithoz等專注陶瓷3D打印的公司。目前國內(nèi)陶瓷3D打印技術還不夠成熟，清華大學、西安交通大學等科研單位正在鉆研，也涌現(xiàn)出了十維科技等敢于探索的企業(yè)。

材料及應用
陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕等優(yōu)異特性，是三大固體材料之一。目前陶瓷3D打印制備的主要有氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、磷酸鈣陶瓷等。

陶瓷3D打印可以制備結(jié)構(gòu)復雜、高精度的多功能陶瓷，在建筑、工業(yè)、醫(yī)學、航天航空等領域?qū)�會得到廣泛的應用，在陶瓷形芯、骨科替代物、催化器等方向具有很好的應用前景，將給我們的生活帶來巨大改變。

配料
根據(jù)成形技術和最終的性能要求，選擇合適的原材料，一般包括陶瓷粉末、粘結(jié)劑、添加劑，按一定比例混合均勻。

用于3D打印的陶瓷材料形態(tài)包括：
漿料，陶瓷成分與其他溶劑及添加劑的混合物，通過物理、化學的方式成形；
陶瓷絲材，用于熔融堆積工藝；
陶瓷粉末，陶瓷粉末、礦化物、粘結(jié)劑等的混合物，用于激光燒結(jié)、粘接等；
陶瓷薄片，片壓成形、粘接。

3D打印成形
使用3D打印技術實現(xiàn)陶瓷零件成形，得到特定形狀結(jié)構(gòu)的陶瓷坯體。具體方法見后文對各種陶瓷3D打印成形技術的介紹。

坯體后處理
對陶瓷坯體進行清洗、表面增強、修復、干燥等后處理，使坯體的強度、精度等性能達到要求，有利于之后的熱處理環(huán)節(jié)。

脫脂和燒結(jié)
將完好的坯體放入爐子中，按照設定好的溫度制度、焙燒氣氛和壓力進行熱處理。這個過程分為兩個階段：加熱到600多℃脫去坯體中的有機物，這是十分敏感容易出現(xiàn)缺陷的階段；加熱到1000多℃實現(xiàn)致密化、形成陶瓷，這是晶粒長大、晶界形成、實現(xiàn)陶瓷強度的過程，決定著制品的最終性能。燒結(jié)完成等冷卻后便可得到最終的陶瓷產(chǎn)品了。

陶瓷3D打印成形技術
目前陶瓷3D打印成形技術主要可以分為噴墨打印技術(IJP)、熔融沉淀技術(FDM)、分層實體制造技術(LOM)、選擇性激光燒結(jié)技術(SLS) 和立體光固化技術(SLA)。使用這些技術打印得到的陶瓷坯體經(jīng)過高溫脫脂和燒結(jié)后便可得到陶瓷零件。根據(jù)成形方法和使用原料的不同，每種打印技術都有自己的優(yōu)缺點，發(fā)展程度也有差距。

推出3D打印藍白相間瓷花瓶
2018年邁阿密/巴塞爾設計節(jié)期間，galerie VIVID展出了一套由olivier van herpt設計的藍白相間3D打印瓷花瓶系列并將其命名為“blue and white”，花瓶的高度為70厘米。花瓶的瓶壁非常輕薄，因設計師對3D打印機進行了開發(fā)，可以在打印期間保證花瓶形狀的同時插入堅硬的粘土瓶身。

荷蘭著名的代爾夫特藍瓷，代替了昂貴的中國瓷器，成為了人們能夠負擔得起的代替品， olivier van herpt由打造這套藍白相間瓷器。該套花瓶系列由多重黏土打造而成，采用了設計師親子開發(fā)的3D打印機器。藍色的圖案代表了人與機器之間的相互作用，瓷器在進入擠壓機之前采用鈷綠顏料手工上色，之后再用3D打印機進行重塑。這套藍白相間花瓶系列是專門為galerie VIVID設計的，現(xiàn)于2018年邁阿密/巴塞爾設計節(jié)期間展出。

來源：水流星陶藝館