DOI：10.16660/jki.1674-098X.2018.24.073
吴长忠 李洁 迟清 田帅
(济南大学机械工程学院 山东济南 250022)
摘 要：作为第三次工业革命的核心技术，3D打印成为人们关注的热点，从工业邻域逐步走进教育领域。本文主要从基于陶泥材料的3D打印机的成型方式原理以及国内外研究情况入手，着重分析了陶泥3D打印机在陶瓷生产的应用、设计方式的改变以及在教学改革上的应用。基于陶泥材料的3D打印机的应用，扩大了陶泥应用领域，促进了传统文化的发展，为高校教学方式的改革注入了新力量，优化了人才培养过程。 关键词：3D打印 陶泥材料 教学改革
中图分类号：TP33 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)08(c)-0073-02
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基于陶泥材料的3D打印机是3D打印技术的一大突破，是一种新的技术，是手的延伸，是设计思维与陶泥
艺术的数字表现形式。它不仅应用于陶瓷的生产与加工，也渗透在教育与科研工作中，为高校制陶的教学工作提供了新的方法与途径。
1 基于陶泥材料的3D打印机的原理和成型特点
陶泥3D打印机是根据流体沉积成型原理成型的，以数学模型文件为基础，以陶泥材料为载体，通过陶泥材料层层堆积粘合来制造三维的物体。挤出机将泥料挤出后，形成2mm直径的陶泥盘条，通过喷嘴挤出来，沉积在打印平台或者前一层材料上。基于陶泥材料的3D打印机集三维建模技术、STL文件修复、分层修复、材料技术和数控制造技术与一体，不需要复杂的工艺、众多人力和庞大的空间，便准确、快速地将设计者的思维通过计算机模型数据信息转化成具有一定形状和功能的真实的陶泥制品。
2 基于陶泥材料的3D打印机国内外研究情况
3D打印技术作为第三次工业革命的核心技术，限制其发展的主要有两个因素：打印材料和设备。打印材料的突破相对于设备更加困难。因此，发达国家十分重视材料的研发和应用，对于陶瓷材料的研发，欧美国家更是取得显著发展。早在2012年，比利时就制造了一台可以打印陶瓷材料的3D打印机，它为改变传统陶艺过程提供了重要手段；2014年，英国大学UWE研制了陶瓷打印技术，该技术能够用来打印带有修饰物的陶瓷模型；2015年，意大利3D 打印机生产商WASP推出新型陶泥挤出机LDM，LDM挤出机的出现，意味着原本只能打印塑料材料的3D打印机就可以打印陶瓷、粘土等材料；同期，
2015年9月，在山东举办的第十五届中国国际陶瓷博览会上展出中国第一台陶泥3D 打印机，它从技术创新实现了陶瓷艺术技能上的便捷化。随着我国对3D打印技术的重视，基于陶泥材料的3D打印机的发展，已达到世界领先水平。
3 基于陶泥材料的3D打印机在陶瓷生产的应用
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瓷器是古代中国人民的伟大发明，是中华民族对人类文明的杰出贡献，基于陶泥材料的3D打印机是现代科技与古老艺术的结合，它的出现极大地推动了陶泥制品成型工艺的发展。在传统陶制品拉坯过程中，拉坯的环节决定着产品的基本形状，所以必须要有熟练的技法，传统拉坯拉处理拉出的大多是中规中矩的圆形，要想制作复杂外型只能依靠模具加工，但是很多异形的造型模具也无法达到其要求，只能手工雕刻，工艺要求高，耗费工时长，生产效率低。在打印过程采用分层技术，通过材料的逐层叠加直接得到三维实体制件，完全减去了拉坯的高手艺要求。基于陶泥材料的3D打印以数字泥土为核心，表现出新的艺术语言的可能性，解决了奇特外形瓷器的初加工，突破了传统陶艺在形态上诸多限制，给传统陶瓷生产提供了一种新的解决方案。
4 基于陶泥材料的3D打印机在设计方式的转变
在传统陶瓷产品设计和生产过程中，陶瓷产品设计图基本已手工绘制为主，手工绘制的图纸在向立体模型的转换过程中，尺寸匹配精度不高，石膏模具需要反复修改。这样不仅加大了工作量，增加生产
成本，制作周期延长。而3D打印技术采用三维建模或三维扫描等数字化方式，可以整体化的展示产品的面貌，使得陶泥外形设计阶段的表达更加直观清晰。由于数字模型高度的可编辑性，设计者能够在设计过程中的任何环节对出现的问题进行修改，制作周期和成本得到了有效控制，能够很好的满足消费者对于个性化和多元化的需求。
陶泥3D打印机可与三维扫描相结合使文物制品可以无限制地复制。首先使用三维扫描技术获得复制文物的三维模型，再使用3D打印获得复制品，再在复制品的基础上翻模复制，实现批量化制作。依据三维扫描获得的文物三维数字模型，使用数控加工手段，可以复制出文物的真实形貌或制作文物衍生品，用于代替文物真品进行实物展示，使人们能够欣赏文物造型的同时，减少和避免对文物真品的损伤。
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中所需要的润滑量，并且在能够确保实际润滑效果达到相关要求的同时加强机械设备加工的最终质量。这可以大幅度降低对于人体造成的伤害，减少自然环境污染的问题，最大程度上避免排放废液，与此同时因为使用了润滑剂，大大加强了产品的最终性能和质量，减少机床刀具的损耗问题，可以在保护自然生态环境的基础之上减少经济成本的投入，加强企业运行过程中的经济效益。
2.4 水喷射加工技术
水喷射加工技术就是通过使用高压力水流对各种材料进行切割、穿孔等。这项技术不但不会造成污染，而且还能够节约资源。喷射加工之后的水流能够重复利用，具有降低资源消耗，保护环境的功能。
3 绿机械加工技术的发展趋势
3.1 节能化
绿机械加工技术与传统机械加工技术相比，在机械加工过程中所使用的资源减少，能耗降低，能够在保障生产、加工质量的同时，节省生产资源的消耗，实现节约资源的目的。
3.2 高效化
绿机械加工技术是针对传统加工技术所做出的改进，因此，绿加工技术比传统机械加工技术有着更高的生产效率。由绿加工中对传统加工方式的改良，对绿切削液研究工作等，极大的提高了生产效率。
3.3 环保化
3d陶瓷打印
绿机械加工技术的提出主要针对的是当前由于传统机械加工模式而造成的环境问题，因此，绿机
殊胜诃子械加工技术必然向着环保方向发展。从当前来看，通过使用绿机械加工技术，降低机床、刀具的损耗，减少了废弃资源的排放。由于对切削液的改进，也降低了传统切削液带来的损害，对环境问题起到一定的缓解作用。
3.4 高收益
绿机械加工技术相比于传统机械加工技术，会使用更少的资源，更低的能耗。与传统加工技术相比，对机床和刀具的损耗更低，对切削液的需求更少，对资源循环利用能力更高，在机械生产技术上更为先进，在机械生产质量上更为优质，在机械生产效率上也更为高效。因此，使用绿机械加工技术比然会给企业带来更高的收益。同时，由于对机床和刀具的损耗更低，对切削液的需求更少，对资源的循环利用能力更高。因此，能够减轻环境污染，维护人们的生活环境，实行绿机械加工技术能够带来极高的收益，是公共利益与企业利益的统一。
参考文献
[1] 王君，丁飞彪，高俊.浅谈绿机械加工技术的应用与发
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[3] 孙其战，刘井通.浅谈绿机械加工技术的应用与发展
[J].城市建设理论研究：电子版,2014(13).
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无人机北京天宇创通5 基于陶泥材料的3D打印机在教学改革的应用
基于陶泥材料的3D打印创新教学模式的构建通过开设“快速成型制造技术”、“三维建模与编程”等课程，并以相关的课程实验，课程设计，创新设计大赛等教学环节为点缀；以产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求为切入点，分析国内外的行业发展现状，将先进和前沿技术融入到教学内容中，开发可共享的优质教学资源，建设课堂模拟实训系统软件教学平台，在线学习三维建模、快速成型系统开发等实操能力；采用线下讲授基础知识，线上学生自主学习并与其他学生互动，培养学生的创新意识，全面更新和拓展教学内容及教学方法，从而推进相关理论课程和系列课程（含实验课、探究型创新实验课等）的建设，构建理论和实践相结合的多学科交叉、多层次互融的新型课程体系，培养、建立学生的创新意识，保证项目的建设内容和运行模式具有可示范性、可推广性。与此同时，精心遴选培育参赛项目。
深海导航该教学模式以快速成型实验室为依托，以丰富的设备、资源、技术等为载体，以快速成型教育平台为工具，充分实现优质教育的共学平台，建立共享，提供个性化、因材施教的高校教学方式，促进教学体系改革。
6 结语
瓷器是我国传统文化的代表之一，在科技创新发展战略的驱动下，传统制陶工艺必然迎来革命性的变革。3D打印技术是目前一项前沿的制造技术，将3D打印技术用于陶泥制品制造中必将有助于推动传统文化的发展，为文物保护和制陶教育开辟了一条新的道路。目前而言，3D打印陶泥制品与传统制陶工艺是一个互补的关系，而非完全代替，在一些方面能够弥补传统加工技术的不足，但3D打印陶泥制品广泛应用任重而道远，未来仍需不断改进，扩宽应用领域。
参考文献
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[2] 李任伟，付大鹏.基于工程训练平台的“互联网+”3D打
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