荷蘭設計師開發出可打印功能陶瓷的3D打印機

荷蘭設計師開發出可打印功能陶瓷的3D打印機

2014-09-04 激光製造網

日前，荷蘭設計團隊Vormvrij 3D開發出了一種先進的陶瓷3D打印機，該打印機十分易用，而且能夠生產大型的陶瓷。儘管受到陶瓷材料，如粘土的限制，他們的打印機能夠製造出高達85厘米，底座面積達由80厘米×60厘米。

該團隊由兩位設計師Yao和Marlieke組成，他們都是荷蘭埃因霍溫設計學院的畢業生。他們是因在陶瓷設計方面擁有共同的興趣和藝術目標走而到了一起。Marlieke一直在尋找新的方法來生產陶瓷，而Yao則有兩年多的塑料材料桌面3D打印體驗。於是，他們共同開發了一台能夠高效、可靠地打印陶瓷的3D打印機。雖然實際上他們的打印機速度要取決於具體的設計和他們所使用粘土的濕度，但仍然比普通的3D打印機快得多。一些簡單的小設計，比如一個20厘米高、直徑6厘米的小瓷瓶只需15分鐘即可打印完成。有些較大的設計，像一個60厘米、直徑30厘米的花瓶則只需一個小時左右。

製造這3個瓶用了不到1小時

為了給以後的改進留出空間及降低成本，Vormvrij的機器結構使用了許多已有的標準零部件，當然也犧牲了美觀的外形。它的控制板使用了Arduino和Ramps 1.4，擁有一個SD插槽，而且只使用了三個2A步進電機。整個機器構建平台的大小為55×78×83厘米，而底座佔地面積達75×100厘米。為了抵​​消Z臂移動時引起的重心變化，他們兩個把底座設計得非常重。該機器的Z臂約105厘米高。與Z臂相連接的是X臂，它橫跨整個構建平台。整個3D打印機的外形尺寸為100×90×125厘米。

一般情況下，陶瓷3D打印技術面臨的最大障礙之一就是材料的重量。黏土本身是一種非常重的材料，所以在打印較大的對象時，很容易會因為自身重量而導致打印對象崩潰。有的人使用粘土烘乾機來解決這個問題，但它會導致表面變得非常粗糙，因此不適合用於精細的設計。

不過Yao和Marlieke想辦法解決了這個問題。他們想出了一個巧妙的設計，這個設計與塑料3D打印機完全不同，他們不使用電機來堆積粘土，而是通過空氣壓力與打印速度之間形成的細微平衡來調節材料的沉積。Yao解釋說：

“我們不使用的電機。 我們使用一個帶外部壓縮裝置的8升壓力容器。它配置有較高精密度的壓力表，這樣我們就能微調粘土從打印頭的的沉積速度。使其與打印速度保持協調。

他們的壓力容器可以容納約15公斤的粘土混合物，而最近他們又新開發了一種粘土空氣分離器，可以使98％的粘土沒有氣泡。他們的3D打印機的打印層厚顯然取決於粘土：“我們（的層厚）不能小於0.5毫米。對於直徑3-6毫米的打印頭最佳的打印層厚介於1.5至3毫米之間。打印頭的最大寬度為10毫米。”

他們設計出陶瓷3D打印機只花了幾個星期，Yao和Marlieke把更多的時間在花在了尋找合適的粘土配方上。經過幾個月的實驗，他們才終於找到適合他們機器的配方。現在他們可以用陶土、熟料及其他的常用粘土打印功能陶瓷。

陶瓷3D打印技術的優點是顯而易見的，Marlieke說：“3D打印技術和粘土使我們能夠快速測試和嘗試新的設計。現在我們只需要一小時，就能設計和製造出一系列簡單的容器、杯子或花瓶。如果結果不是我們所需要的，我們完全可以將材料回收，並重新開始。”

用陶土打印的作品

與塑料3D打印不同，藝術家們在製造陶瓷的時候仍然需要動手：“燒製、上釉和再次燒製都需要時間和耐心。在每個3D打印項目結束都需要用手摸一下來檢查。”

在不久的將來，兩位設計師會將工作重點放在繼續改進和開發他們的陶瓷3D打印機上，同時不斷繼續3D打印一些經濟實惠的陶瓷製品銷售給顧客。

雖然他們並不認為陶瓷3D打印的會像塑料3D打印那樣普遍，但是他們仍然覺得消費級的陶瓷3D打印機有自己的市場。因此，Yao正在考慮開發當前這台3D打印機的縮小版。