[发明专利]一种利用三维打印技术制作陶瓷的方法

说明书

本发明提供一种利用三维打印技术制作陶瓷的方法，涉及陶瓷制作技术领域，包括在上位机上生成待打印的三维模型，并按设定层厚将所述三维模型切片形成多层对应的平面图并发送至三维打印机中进行打印，所述三维打印机逐层进行铺粉、喷射及加热步骤，经过逐层堆叠粘结成陶瓷件前驱体，然后将成型后的陶瓷前驱体直接烧结获得陶瓷件，也可以进一步制作免烧结陶瓷件。本发明是以陶瓷粉末为主要原料，降低了陶瓷制作成本；所制作的陶瓷件缺陷少且致密度高；陶瓷件的打印尺寸不受限制，且打印效率高，有效提升生产效率；无需进行脱脂等步骤，使生产过程更加环保。

技术领域

本发明涉及陶瓷制作领域，尤其涉及一种利用三维打印技术制作陶瓷的方法。

背景技术

三维打印技术是以计算机三维模型为蓝本，通过计算机软件完成模型切片，再结合一系列的自动控制过程，应用材料逐点、逐线或逐面叠加工艺，实现产品增材制造的一种快速成型技术。三维打印具备构型自由度高、生产周期短、免模具、自动化程度高、综合成本低等优点，被认为是一种面向未来的先进制造技术，目前处于高速发展期。

陶瓷制品用途广泛，深受市场青睐。传统的陶瓷制作方法工艺繁复，且无法制作出空间结构复杂的产品，使产品设计受限。当前已报道的利用三维打印技术制作陶瓷的方法有两种，一种是将陶瓷粉末和光敏树脂混合形成浆料，采用光固化工艺实施三维打印，获得陶瓷前驱体，再进行烧结获得陶瓷件；另一种是在陶瓷粉末表面包覆一层高分子材料，再应用激光逐层选区扫描这类粉末，使之粘结成型，再结合脱脂、烧结等工艺获得陶瓷件。

上述两种方法相较与传统的陶瓷制作方法具有一定的优势，但是也存在成本较高、成型尺寸较小、打印效率低、烧结过程收缩严重、陶瓷件致密度不高、易产生缺陷及生产过程不环保的缺点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种利用三维打印技术制作陶瓷的方法，具体包括预先制备正硅酸乙酯、具有预定成分的粉体材料，以及将水、助溶剂及酸碱调节剂按一定比例混合得到的复合功能试剂；

所述方法中，首先通过上位机生成待打印的三维模型，并将所述三维模型切片后形成多层对应的平面图并发送至下位的三维打印机中进行打印；

还包括如下步骤：

步骤S1，在成型面上采用所述正硅酸乙酯、所述粉体材料以及所述复合功能试剂混合形成一层所述平面图对应的打印层；

步骤S2，采用所述三维打印机的加热装置对所述打印层进行加热，完成一层的成型；

步骤S3，重复所述步骤S1-S2，直至所有所述平面图均打印完毕并形成陶瓷前驱体后，转向步骤S4；

步骤S4，将所述陶瓷前驱体进行处理得到陶瓷件，随后退出。

优选的，分别制备所述粉体材料、所述正硅酸乙酯和所述复合功能试剂，使得所述正硅酸乙酯与所述粉体材料的质量比为2％-15％，且所述复合功能试剂中水的质量是所述正硅酸乙酯的质量的2-5倍。

优选的，所述粉体材料包括瓷土、高岭土、陶土、膨润土以及长石粉中的一种粉末或者几种粉末的混合；

所述粉末的粒径范围为100-8000目。

优选的，所述步骤S2中，所述加热装置为红外加热装置，或者微波加热装置，或者超声加速反应装置。

优选的，混合形成所述复合功能试剂时，所述一定比例为：水的含量不小于50％，助溶剂的含量不小于10％。

优选的，混合形成的所述复合功能试剂中：

所述助溶剂包括乙醇，和/或甲醇，和/或异丙醇，和/或正丁醇，和/或二氧六环，和/或甲酰胺，和/或丙酮，和/或四氢呋喃；

所述酸碱调节剂包括盐酸，和/或氢氟酸，和/或硫酸，和/或硝酸，和/或氨水，和/或有机氨。