固體無(wú)模成型是20世紀(jì)90年代初Texas大學(xué)Austin分校的H. Marcus和MIT的E．Sechs等借助集成制造的概念，提出被統(tǒng)稱為固體無(wú)模成型的陶瓷成型工藝新方法，該方法也被譯為“固體自由成型制造”。
陶瓷承靠柱
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1. 固體無(wú)模成型的工藝原理與過(guò)程
固體無(wú)模成型工藝的基本原理與過(guò)程是直接利用計(jì)算機(jī)的CAD設(shè)計(jì)結(jié)果，將復(fù)雜的三維立體構(gòu)件經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)軟件切片分割處理，形成計(jì)算機(jī)可以執(zhí)行的像素單元文件。然后，通過(guò)類似計(jì)算機(jī)打印輸出的外部設(shè)備．將要成型的陶瓷粉體快速形成實(shí)際的像素單元，一個(gè)一個(gè)單元疊加的結(jié)果就可以直接成型出所需要的三維立體構(gòu)件。
2. 固體無(wú)模成型的工藝特點(diǎn)
與傳統(tǒng)成型方法相比，固體無(wú)模成型技術(shù)具有以下特點(diǎn)：
(1)成型過(guò)程中無(wú)需任何模具或模型參與，使生產(chǎn)過(guò)程更加集成化。制造周期縮短，生產(chǎn)效率得到提高。
(2)成型機(jī)的幾何形狀、尺寸可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件處理系統(tǒng)隨時(shí)改變，不需要等待模具的設(shè)計(jì)與制造，這大大縮短了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間。
(3)由于外部成型打印像素單元尺寸可以小到微米級(jí)，因此該成型方法可以制備出用于生命科學(xué)和小衛(wèi)星的微型電子陶瓷器件。
(4)與現(xiàn)代智能技術(shù)相結(jié)合，將進(jìn)一步提高陶瓷制備工業(yè)水平，是該領(lǐng)域與其他工業(yè)制造領(lǐng)域的進(jìn)步相匹配。
3. 固體無(wú)模成型的主要類型
固體無(wú)模成型技術(shù)實(shí)際上是由兩部分構(gòu)成：一是計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，主要用于外形及微區(qū)成分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、圖形處理和像素的輸出；二是外圍輸出設(shè)備和技術(shù)，用于結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輸出指令，并將數(shù)字命令轉(zhuǎn)換成實(shí)際的陶瓷成型像素單元，進(jìn)行輸出操作。后者是實(shí)現(xiàn)固體無(wú)模成型亟待解決的關(guān)鍵，針對(duì)不同的材料體系和不同的輸出方法，從而形成了各具特色的固體無(wú)模成型工藝。
到目前為止，已經(jīng)出現(xiàn)了20多種固體無(wú)模成型技術(shù)。其中一些固體無(wú)模成型技術(shù)在機(jī)械制造、高分子等行業(yè)已經(jīng)形成了多種商業(yè)化應(yīng)用。但是，在陶瓷領(lǐng)域的固體無(wú)模成型技術(shù)的研究開(kāi)展相對(duì)較晚。比較典型的陶瓷固體無(wú)模成型工藝有：熔融沉淀成型技術(shù)、噴墨打印成型技術(shù)、三維打印成型技術(shù)、分層實(shí)體成型技術(shù)和立體光刻成型技術(shù)。
(1)熔融沉積成型技術(shù)（fused deposition of ceramics，縮寫(xiě)FDC）熔融沉積成型技術(shù)是由FDM技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，F(xiàn)DM技術(shù)是由Stratasys公司開(kāi)發(fā)成功并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的。
(2)噴墨打印成型技術(shù)(ink-jet printing，uP) 噴墨打印成型技術(shù)是將待成型的陶瓷粉末與各種有機(jī)物配制成陶瓷墨水，通過(guò)打印機(jī)將陶瓷墨水打印到成型平面上進(jìn)行成型。
(3)三維打印成型技術(shù)(3 dimensional printing，3DP) 三維打印成型技術(shù)主要是由美國(guó)的Solugen公司和MIT開(kāi)發(fā)。三維打印的成型過(guò)程與選取激光燒結(jié)( SLS)相似。只是將SLS中的激光變?yōu)閲娔蛴C(jī)噴射結(jié)合劑。
(4)分層實(shí)體成型技術(shù)(larninated object manufacturing，LOM) 分層實(shí)體成型技術(shù)是美國(guó)的Helisys公司開(kāi)發(fā)并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的。
(5)立體光刻成型技術(shù)(stereolithography，SL) 此成型方法最早由Charles Hull于1984年申請(qǐng)專利，之后由3D Systems公司實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。最初該成型技術(shù)主要應(yīng)用于高分子的成型，將該方法用于陶瓷成型的研究還剛剛起步。
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本文“先進(jìn)陶瓷的固體無(wú)模成型法”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時(shí)間：2017-03-17 11:16:43
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