传统的陶瓷成型方法包括干法成型、塑性成型和注浆成型等在内，都需要借助事先制好的模具才能制备出具有一定形状和强度的陶瓷制品，流程耗时长、成本高。而相比于传统的制造技术，3D打印技术具有高效率、制造快、无模化、可复杂化等优势，而陶瓷制品需经过原料粉体的处理、坯体制备成型、固体制品烧结和最终加工处理四个主要环节，其中属制品成型这一步过程耗时最长且造价最贵。

为了使先进陶瓷生产厂家在生产过程中实现节约制备原材料、缩短产品加工周期、降低制造成本、制品量产化等问题，依托于3D打印的无模陶瓷成型制造技术应运而生。

下面介绍几种陶瓷3D打印技术

常见的陶瓷3D打印技术成型工艺有以下几种：

1.陶瓷熔融沉积成型技术（Fused deposition of ceramics，FDC）

与传统的熔融沉积成型相比，陶瓷熔融沉积成型技术的特点是将陶瓷粉体掺入有机结合剂中，并加入无定型基料粘合剂，将复合材料放入挤出机中后在稍高于其熔点的温度下熔化，通过计算机控制制备陶瓷生坯，然后经过脱脂处理后，在适宜的高温条件下烧制成部件。

适用范围：适用此项工艺的陶瓷材料必须具备一定的机械性能和热性能；设计的3D模型一般为高孔隙率、管状支撑的多孔形态。

缺点：由于该项技术需要事先加热后再冷却成型，这就要求3D模型不宜设计的过于小巧、内部也不宜过于致密，原因在于当前打印层已经打印上去时，此打印层还处于高温状态，还未完全冷却，此状态下再次进行打印会出现二次融化的现象，这很容易导致3D打印的制备发生变形从而制作失败。

2.光固化快速成型技术（stereo lithography apparatus，SLA）

又称为立体印刷成型技术，是最早发展起来的快速成型技术，也是目前研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的快速成型技术之一。主要机制是采用一种在紫外光照射下能够迅速固化的光敏液态树脂为原料，通过紫外光选择性地辐照某一层液体，最终成型出部分区域固化的零部件。

优点：该方法成型速度快、自动化程度高、可成型任意复杂形状，尺寸精度高、表面质量优良，运用此项技术能够制备纳米级尺寸的陶瓷零部件，以及复杂、高精度的精细工件快速成型。

缺点：零件容易弯曲变形，需要支撑。再者因制品成型中需要采用光敏树脂和紫外光源，但光敏树脂中可能含有有毒的有机物，容易在后续加工处理时造成环境污染，因此需避光保护。液态树脂固化后的零件较脆、容易断裂。

3.激光选区烧结成型技术（selective laser sintering，SLS）

又称为选择性激光烧结工艺，基础原理与三维印刷技术类似，就是将黏结剂换成激光束，利用激光束沿着计算机设计的路径逐点扫描粉体的表面，受到扫描的部位就会局部受热，致使颗粒自身熔化或在双方在黏合剂的作用下产生良好的粘结。在上一层激光扫描粉体粘结完成后再在新一层的粉料进行添加，激光扫描后再次形成新一层的三维结构。如此按照上述过程周期反复性的逐层激光扫描、高温熔化以及局部粘结运作后，最终就可以得到区域结构不同的立体部件。

优点：能够在无需支撑的条件下，直接制备塑料、金属或陶瓷，材料选择广泛，并且成型精度较高，可制造复杂构件、不需要增加基座支撑、材料利用率高。

缺点：因成型过程中需要激光的引入，粉末需要预热和冷却，因此成型周期较长，且后续处理工艺也较为复杂。同时由于采用的原料粉体需要能在激光作用下粘结并且高温完全烧成，所以这项技术能够制备的产品种类有限。-

4.三维打印成型技术（three-dimensional printing，3DP）

该项技术最初是由麻省理工学院的工作人员根据“层层打印、逐层叠加”的原理提出来的，是近几年为研制高性能陶瓷所开发的新型技术。这项技术应用于陶瓷材料成型的工艺过程为：先将设计出的产品三维结构分割成多个分立的结构单元，然后在计算机指令的控制下，将黏结剂选择性地喷射到陶瓷粉末表面上，粉体粘结后就可获得最终成型的立体构件。

应用：目前3DP技术在生物陶瓷和功能陶瓷中取得了应用，例如利用该技术成功制备出高精度的Al2O3-ZrO2功能阶梯陶瓷材料和高强度的人体石膏骨骼。

5.喷墨打印成型技术（ink jet printing，IJP）

该技术是在喷墨打印机的原理基础上，结合3D打印的理念发展而来。工艺流程为：首先将陶瓷粉料与各种添加剂和有机物进行混合制成陶瓷浆料，也称“陶瓷墨水”，然后用喷墨打印机将这种浆料按照计算机指令逐步喷射到载体上，从而形成具有原先设计外形与尺寸的陶瓷生坯。该项技术关键有两点：一是陶瓷墨水质量，不仅要求粉末含量高，同时对分散度、抗沉淀性、黏度、干燥速率要求都很严格；二是打印机的控制，元件的三维模型被转为打印控制码，然后用程序驱动打印机动作。

优点：成型机理相对简单，打印头成本较低，若将陶瓷墨水的问题解决就可以实现该技术的产业化。

缺点：喷墨打印成型也存在一定的局限性，例如由于墨水液滴的大小限制了打印点的最大高度，所以这项技术很难制备在Z轴方向具有不同高度的三维构件，同时也无法制备具有内部多孔结构的陶瓷产品。

来源：瓷录Ceramats

传统的陶瓷成型方法包括干法成型、塑性成型和注浆成型等在内，都需要借助事先制好的模具才能制备出具有一定形状和强度的陶瓷制品，流程耗时长、成本高。而相比于传统的制造技术，3D打印技术具有高效率、制造快、无模化、可复杂化等优势，而陶瓷制品需经过原料粉体的处理、坯体制备成型、固体制品烧结和最终加工处理四个主要环节，其中属制品成型这一步过程耗时最长且造价最贵。

为了使先进陶瓷生产厂家在生产过程中实现节约制备原材料、缩短产品加工周期、降低制造成本、制品量产化等问题，依托于3D打印的无模陶瓷成型制造技术应运而生。

下面介绍几种陶瓷3D打印技术

常见的陶瓷3D打印技术成型工艺有以下几种：

1.陶瓷熔融沉积成型技术（Fused deposition of ceramics，FDC）

与传统的熔融沉积成型相比，陶瓷熔融沉积成型技术的特点是将陶瓷粉体掺入有机结合剂中，并加入无定型基料粘合剂，将复合材料放入挤出机中后在稍高于其熔点的温度下熔化，通过计算机控制制备陶瓷生坯，然后经过脱脂处理后，在适宜的高温条件下烧制成部件。

适用范围：适用此项工艺的陶瓷材料必须具备一定的机械性能和热性能；设计的3D模型一般为高孔隙率、管状支撑的多孔形态。

缺点：由于该项技术需要事先加热后再冷却成型，这就要求3D模型不宜设计的过于小巧、内部也不宜过于致密，原因在于当前打印层已经打印上去时，此打印层还处于高温状态，还未完全冷却，此状态下再次进行打印会出现二次融化的现象，这很容易导致3D打印的制备发生变形从而制作失败。

2.光固化快速成型技术（stereo lithography apparatus，SLA）

又称为立体印刷成型技术，是最早发展起来的快速成型技术，也是目前研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的快速成型技术之一。主要机制是采用一种在紫外光照射下能够迅速固化的光敏液态树脂为原料，通过紫外光选择性地辐照某一层液体，最终成型出部分区域固化的零部件。

优点：该方法成型速度快、自动化程度高、可成型任意复杂形状，尺寸精度高、表面质量优良，运用此项技术能够制备纳米级尺寸的陶瓷零部件，以及复杂、高精度的精细工件快速成型。

缺点：零件容易弯曲变形，需要支撑。再者因制品成型中需要采用光敏树脂和紫外光源，但光敏树脂中可能含有有毒的有机物，容易在后续加工处理时造成环境污染，因此需避光保护。液态树脂固化后的零件较脆、容易断裂。

3.激光选区烧结成型技术（selective laser sintering，SLS）

又称为选择性激光烧结工艺，基础原理与三维印刷技术类似，就是将黏结剂换成激光束，利用激光束沿着计算机设计的路径逐点扫描粉体的表面，受到扫描的部位就会局部受热，致使颗粒自身熔化或在双方在黏合剂的作用下产生良好的粘结。在上一层激光扫描粉体粘结完成后再在新一层的粉料进行添加，激光扫描后再次形成新一层的三维结构。如此按照上述过程周期反复性的逐层激光扫描、高温熔化以及局部粘结运作后，最终就可以得到区域结构不同的立体部件。

优点：能够在无需支撑的条件下，直接制备塑料、金属或陶瓷，材料选择广泛，并且成型精度较高，可制造复杂构件、不需要增加基座支撑、材料利用率高。

缺点：因成型过程中需要激光的引入，粉末需要预热和冷却，因此成型周期较长，且后续处理工艺也较为复杂。同时由于采用的原料粉体需要能在激光作用下粘结并且高温完全烧成，所以这项技术能够制备的产品种类有限。-

4.三维打印成型技术（three-dimensional printing，3DP）

该项技术最初是由麻省理工学院的工作人员根据“层层打印、逐层叠加”的原理提出来的，是近几年为研制高性能陶瓷所开发的新型技术。这项技术应用于陶瓷材料成型的工艺过程为：先将设计出的产品三维结构分割成多个分立的结构单元，然后在计算机指令的控制下，将黏结剂选择性地喷射到陶瓷粉末表面上，粉体粘结后就可获得最终成型的立体构件。

应用：目前3DP技术在生物陶瓷和功能陶瓷中取得了应用，例如利用该技术成功制备出高精度的Al2O3-ZrO2功能阶梯陶瓷材料和高强度的人体石膏骨骼。

5.喷墨打印成型技术（ink jet printing，IJP）

该技术是在喷墨打印机的原理基础上，结合3D打印的理念发展而来。工艺流程为：首先将陶瓷粉料与各种添加剂和有机物进行混合制成陶瓷浆料，也称“陶瓷墨水”，然后用喷墨打印机将这种浆料按照计算机指令逐步喷射到载体上，从而形成具有原先设计外形与尺寸的陶瓷生坯。该项技术关键有两点：一是陶瓷墨水质量，不仅要求粉末含量高，同时对分散度、抗沉淀性、黏度、干燥速率要求都很严格；二是打印机的控制，元件的三维模型被转为打印控制码，然后用程序驱动打印机动作。

优点：成型机理相对简单，打印头成本较低，若将陶瓷墨水的问题解决就可以实现该技术的产业化。

缺点：喷墨打印成型也存在一定的局限性，例如由于墨水液滴的大小限制了打印点的最大高度，所以这项技术很难制备在Z轴方向具有不同高度的三维构件，同时也无法制备具有内部多孔结构的陶瓷产品。

来源：瓷录Ceramats