3D打印陶瓷材料现状怎么样?局限性在哪里?发展方向在哪里?

3D打印陶瓷材料现状怎么样?局限性在哪里?发展方向在哪里?

3D 打印机技术中的陶瓷打印技术相比塑料、金属等工业材料很少被人提及。尽管陶瓷材料的3D打印技术发展重重困难,但是也可以从媒体中慢慢见到这种技术的身 影。在大多数情况下,黏土和陶瓷3D打印机往往用在建筑和工业等大规模的应用,很好看到爱好者们在桌面3D打印机的应用。在这样的环境下,显得 Taekyeom Lee(他的个人博客:taekyeom lee) 的陶瓷3D打印机显得格外瞩目。Lee不是传统的陶瓷技师,而是阿巴拉契亚州立大学的平面设计助理教授,但他的研究使得他所探索的材料技术和其潜在的新型 制造技术充满发展的希望。“我的研究主要是针对陶瓷桌面3D打印机这种不常见的材料制造技术”,他告诉我们,“这项研究反应了增材制造在这个时代所赋予的 创造力。”

2014年,Lee开始精心的学习手工制作陶瓷模型。次年,他开始探索陶瓷技术的生产和3D打印技术相结合的可能性,尤其是桌面 3D打印技术,因为开源,他拥有的是全世界的力量——来自RepRap 3 d打印机的粉丝。Lee开始购买三角洲类型的3D打印机,开始改装它成为陶瓷打印的设备。

刚开始,他跟爱好者们一样组装完了基本的打印机,然后设计了一个黏土挤出机,使用的是挤胶机,但是效果并不好。后来开始转向使用PVC管制作。“最 棘手的是密封性和对抗超过80psi的挤出速度”,Lee说,“这种管的特性是可以支持330psi的,但是我没有测试高于95psi。我做了两个原型使 用PVC管的,直到第四个版本才能正常工作。尽管我做了一个不错的黏土挤出机,但是它还是有很多毛病,它需要经过几次打印测试才能找到正确的psi和切配 配置,早起作品都不好,但是我还是很兴奋把陶瓷作为打印材料。”攻克了黏土挤出机的难题之后,Lee继续完成他的打印机。他使用了更新的更大的版本,使用 了线轨、步进电机和Arduino开发板等部件完成了打印机的结构,最困难的是让打印机正常的运转。Lee不知道如何调平打印机,但这并不能阻止他。

经 过长时间的试验,Lee通过大量的搜索和试错,自学了关于3D打印机的很多细节。在测试了40多个不同类型的固件之后(ByteDIY的小编笑而不语,不 是程序员吃苦头了吧?!)终于在2015年10月25日找到了为他的打印机正常工作的固件。然后他郑重的让打印机写了一个大写的“Hi”。“我 研究了平面设计十多年,重来没涉及陶瓷专业和电子机械专业。虽然有那么一点陶瓷和编程的只是,但是感觉远远不够。”Lee说,“陶瓷3D打印机的研究绝对 需要耗费大量的时间,而我是一个天生擅长乏味工作的手工制作者。一开始要有强烈的欲望去做好这件事情,然后不断的付出,像是在研究过程中不断的排除故障, 记录测试结果,这个过程一直从失败延续到最后的成功。”Lee后来打印机的设计工作一路进展,到了不得不处理黏土最后的挑战,就是找到合适的黏土,然后使 得不会太硬而堵头,或者太软而整个模型坍塌。他的解决方案是安装3个120毫米的风扇,在打印过程中吹干黏土防止过软而坍塌。这不是一个完美的解决方案, 目前他仍在寻找更好的办法。

“即 使打印出现错误,比如模型坍塌了,我也是觉得很有趣的,我觉得是机器一种随机的艺术,”Lee说,“我还故意打印了一些无法支撑的形状,叫他们为‘与重力 合作的作品’”。黏土打印机的研发工作是在持续进展中的。最初他的挤出机不能产生复杂的形状,后来开始研究其他人的项目,开始考虑使用螺旋阀控制挤出和回 抽。在大半个月的时间里面他不停的测试、使用犀牛设计外壳、测试了各种螺丝和不同覆盖物。

他还在努力的寻找理想的新部件。每一种黏土的类型是相似的,但是细节上的差别导致了温度和各种后期处理工作都是不一样的,尽管如此他的黏土打印技术变得越来越具有复杂性了。现在他的重点放在生成新形式的3D字体,同时也有在印刷一些容器、各种各样的雕塑等等。

Lee的工作最近吸引了几大媒体的关注,比如《纽约》、《艺术内幕》等杂志,甚至电视台的天气频道在节目中播放他的打印过程。这种瞩目是当之无愧的,作为一个对3D打印技术一无所知的经过详尽的研究和工作创造了能够使用这种高难度材料的打印机是让人敬佩的。

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