荷兰设计师开发出可打印功能陶瓷的3D打印机

日前，荷兰设计团队Vormvrij 3D开发出了一种先进的陶瓷3D打印机，该打印机十分易用，而且能够生产大型的陶瓷。尽管受到陶瓷材料，如粘土的限制，他们的打印机能够制造出高达85厘米，底座面积达由80厘米×60厘米。
 

 
该团队由两位设计师Yao和Marlieke组成，他们都是荷兰埃因霍温设计学院的毕业生。他们是因在陶瓷设计方面拥有共同的兴趣和艺术目标走而到了一起。Marlieke一直在寻找新的方法来生产陶瓷，而Yao则有两年多的塑料材料桌面3D打印体验。于是，他们共同开发了一台能够高效、可靠地打印陶瓷的3D打印机。虽然实际上他们的打印机速度要取决于具体的设计和他们所使用粘土的湿度，但仍然比普通的3D打印机快得多。一些简单的小设计，比如一个20厘米高、直径6厘米的小瓷瓶只需15分钟即可打印完成。有些较大的设计，像一个60厘米、直径30厘米的花瓶则只需一个小时左右。 


制造这3个瓶用了不到1小时 
 
为了给以后的改进留出空间及降低成本，Vormvrij的机器结构使用了许多已有的标准零部件，当然也牺牲了美观的外形。它的控制板使用了Arduino和 Ramps 1.4，拥有一个SD插槽，而且只使用了三个2A步进电机。整个机器构建平台的大小为55×78×83厘米，而底座占地面积达75×100厘米。为了抵消Z臂移动时引起的重心变化，他们两个把底座设计得非常重。该机器的Z臂约105厘米高。与Z臂相连接的是X臂，它横跨整个构建平台。整个3D打印机的外形尺寸为100×90×125厘米。





一般情况下，陶瓷3D打印技术面临的最大障碍之一就是材料的重量。黏土本身是一种非常重的材料，所以在打印较大的对象时，很容易会因为自身重量而导致打印对象崩溃。有的人使用粘土烘干机来解决这个问题，但它会导致表面变得非常粗糙，因此不适合用于精细的设计。


 
不过Yao和Marlieke想办法解决了这个问题。他们想出了一个巧妙的设计，这个设计与塑料3D打印机完全不同，他们不使用电机来堆积粘土，而是通过空气压力与打印速度之间形成的细微平衡来调节材料的沉积。Yao解释说：
“我们不使用的电机。 我们使用一个带外部压缩装置的8升压力容器。它配置有较高精密度的压力表，这样我们就能微调粘土从打印头的的沉积速度。使其与打印速度保持协调。
他们的压力容器可以容纳约15公斤的粘土混合物，而最近他们又新开发了一种粘土空气分离器，可以使98％的粘土没有气泡。 他们的3D打印机的打印层厚显然取决于粘土：“我们（的层厚）不能小于0.5毫米。对于直径3-6毫米的打印头最佳的打印层厚介于1.5至3毫米之间。打印头的最大宽度为10毫米。”





他们设计出陶瓷3D打印机只花了几个星期，Yao和Marlieke把更多的时间在花在了寻找合适的粘土配方上。据我们了解，经过几个月的实验，他们才终于找到适合他们机器的配方。现在他们可以用陶土、熟料及其他的常用粘土打印功能陶瓷。

陶瓷3D打印技术的优点是显而易见的，Marlieke说：“3D打印技术和粘土使我们能够快速测试和尝试新的设计。现在我们只需要一小时，就能设计和制造出一系列简单的容器、杯子或花瓶。如果结果不是我们所需要的，我们完全可以将材料回收，并重新开始。”
 

用陶土打印的作品
 
与塑料3D打印不同，艺术家们在制造陶瓷的时候仍然需要动手：“烧制、上釉和再次烧制都需要时间和耐心。在每个3D打印项目结束都需要用手摸一下来检查。”
 

3D打印的具有复杂结构的陶瓷作品
 
在不久的将来，两位设计师会将工作重点放在继续改进和开发他们的陶瓷3D打印机上，同时不断继续3D打印一些经济实惠的陶瓷制品销售给顾客。 

虽然他们并不认为陶瓷3D打印的会像塑料3D打印那样普遍，但是他们仍然觉得消费级的陶瓷3D打印机有自己的市场。因此，Yao正在考虑开发当前这台3D打印机的缩小版。

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