深度解析全球粘土（陶瓷）3D打印现状

作者：黄子帆

当很多小伙伴玩桌面3D打印机玩久了以后，就感觉没什么意思，就想能够打印其他的材料多好啊，有的人比较喜欢吃，就想打印糖或者巧克力，喜欢玩的就想打印陶泥。我就是属于喜欢玩的。

  

                                         打印软糖                                       

打印巧克力

但是该怎样才能打印出这种膏状类的材料呢？真正在打印膏状材料的开拓者是Richard Horne。他在他的个人主页中记载了怎样制作膏状挤出机。分别是用来糖糊、巧克力、玉米面粉、陶泥进行了实验。

个人主页

打印陶泥                              

打印黑巧克力

  

打印玉米面糊                     

打印reprap酥

Richard Horne是一名伟大的探索者，他首先在reprap mendel完成了粘土打印的实验，也做了颗粒挤出机和蠕动式挤出机等。他做的粘土3D打印挤出机原理是注射泵（注意不是柱塞泵），（注射泵是通过电机和各种机构将电机的旋转运动转化为直线运动，利用直线运动来推动注射器，常用的是丝杆螺母，Richard Horne使用的是同步带）

  

同步带注射泵                                    

丝杆螺母注射泵

在2013年以后国外的一些爱好者和3D打印厂商也在折射泵挤出机的基础上推出了自己的粘土3D打印机。
在2014年意大利设计师和工程师Francesco Pacelli，利用注射泵也制造出了打印粘土的3D打印机

  

                               利用丝杠螺母的注射泵                             

粘土3D打印机

2015年2月3D PotterBot也推出了粘土3D打印机，机器本身的形状是平台做XY的平动，挤出机Z向运动。该公司声称，这样做粘土挤出机可以使打印更加精确。但是如果你看到3D PotterBot在YouTube上发的视频，就会发现这样做精度虽然高了但是会导致重心位置升高，稳定性降低，而且打印的速度非常慢。
DeltaBots的机器需要2950 $，他们提供两种不同的容量，2000毫升和4000毫升（67盎司和135盎司）

DeltaBots 粘土3D打印机               

正在打印

DeltaBots公司设计的挤出机，也是采用注射泵，但是直接采用的是贯通式步进电机没有采用丝杆螺母或者是同步带同步轮。而且不是采用注射器而式这几设计制造的料筒活塞，喷嘴还有各种不同直径的。

DeltaBots公司设计的挤出机

不同直径的喷嘴

注射泵挤出机总结

注射泵挤出机简单，制作方便，成型效果好，但是缺陷就是容量太小，最大的注射器只有200ml,而且使用大容量的注射器，质量很重，会导致惯性很大使设备的稳定性降低。而且在装填粘土的时候，如果黏土中出现空气，在打印时会发生断料的情况。

还有采用压缩空气，来进行粘土打印

Jonathan的打印机是在delta 3D打印机的基础上设计的，而且所有部件都可以自己DIY，或者在互联网上订购，这种设计便于使用粘土进行逐层堆积。打印机使用Johann Rocholl修改过的Marlin固件。切片软件他使用Skeinforge和Slic3R切片。
粘土挤出机部分改装自胶粘剂行业：Jonathan使用了迪康系统TS系列点胶枪的部件，使用了其料筒、效应器和上盖，粘土被压缩空气挤出料筒，压强大约为30 psi（磅/平方英寸）或2bar。(使用的是点胶机配件在某宝可以购买，但是这台粘土3D打印机需要买一台空气压缩机最好是电动的而且静音)。

  

                           Jonathan设计的粘土打印机                              

正在工作

挤出机配件

2015年波兰公司TYTAN 3D 推出了多功能的3D打印机，其中既包括打印粘土的挤出机，也是采用压缩空气，推动活塞挤出。TYTAN 3D的挤出机使用的不是点胶机，而是采用压力控制阀和电磁阀。压力控制阀控制气压，电磁阀控制气流通断。

  

                                     挤出机                                            

TYTAN粘土3D打印机               

国内外还有很多公司也是用压缩空气，就不一一说明了，需要了解可以去3D print网站了解。压缩空气的好处就是容量很大，不需要电机控制，但是需要空气压缩机。而且压力不好把握。如果在他装填粘土的时候，混有气泡，不止会发生断丝的情况，高压气体会将原有的部分破坏。

另外一种挤出方式就是高压气体与螺杆挤出相结合。这样既不会产生气泡，也不会受到容量的限制不能打印大尺寸的作品。
在reprap的杂志上，有关粘土打印的记载。是采用高压气体与螺杆挤出相结合。

粘土3D打印机正在工作的的图

作品图

螺杆挤出内部结构（白色部分为打印件）

挤出机整体图

由于金属螺杆太贵，国外爱好者基本上采用塑料螺杆，但是由于螺杆与粘土摩擦，用不了多久，就会将螺杆磨损。由于这个方案非常好国外许多厂商都基于压缩空气和螺杆的基础上推出了自己的挤出机。

LUTUM 3D粘土打印机
2015年3月份推出LUTUM® 3D粘土打印系统，它的售价为3950欧元（不含增值税、运输和包装费，太贵了，不适合中国人）。这个价格包括一台LUTUM迷你3D打印机，一个粘土罐、一个控制箱，一个压力控制系统等。需要自己准备的是一台空气压缩机，一些粘土用于3D打印，以及一个窑炉用于烧制。

  

                                            挤出机                                            

打印实物

挤出机工作原理就是使用高压气体将料筒内的粘土通过高压气体压缩到进料口，减速步进电机通过联轴器与螺杆相连，螺杆转动将内部的粘土挤出。

中国国内做粘土3D打印的主要有四川成都的和山东淄博的。
四川成都有人做粘土的3D打印，要价RMB 200,000。

挤出机采用压缩气体的方式。

山东淄博也有人做，机器没见着，找了一个样品图，感觉上釉的水平太挫了。

我们课题组（虽然就俩人）上次闲着没事也做了做，其他的都不说了看图吧

打印过程视频

对陶瓷3D打印感兴趣，请加熊大微信/qq：392908259

我想学习陶瓷打印

欢迎来湖南醴陵陶瓷3D打印研究所参观指导，本所致力陶瓷3打印，在SLS陶瓷粉末打印、FDM泥料打印都已成功。

meilinghn 发表于 2016-4-6 23:22
欢迎来湖南醴陵陶瓷3D打印研究所参观指导，本所致力陶瓷3打印，在SLS陶瓷粉末打印、FDM泥料打印都已成功。

你好，我是做食品3D打印的能加我的微信119270381一起交流一下吗？

meilinghn 发表于 2016-4-6 23:22
欢迎来湖南醴陵陶瓷3D打印研究所参观指导，本所致力陶瓷3打印，在SLS陶瓷粉末打印、FDM泥料打印都已成功。

发点作品上来看看