（機(jī)械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)論文）陶瓷零件快速成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究.pdf

陶瓷零件快速成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 摘要 本論文課題是在基于石蠟速凝特性的層合速凝快速成型技術(shù)理論基礎(chǔ) 上，開(kāi)發(fā)出能夠應(yīng)用于陶瓷零件快速成型領(lǐng)域的快速成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，以 滿足陶瓷零件快成型的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性要求。 本文對(duì)應(yīng)用于陶瓷零件快速成型領(lǐng)域的快速原型技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分 析，介紹了基于石蠟速凝特性的層合速凝快速成型技術(shù)的基本理論思想。 研究分析了陶瓷零件快速機(jī)的整機(jī)機(jī)械系統(tǒng)，重點(diǎn)分析了鋪料機(jī)械系統(tǒng)， 對(duì)重要零部件進(jìn)行了選取校核。運(yùn)用p r o e 對(duì)鋪料機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行了虛擬裝 配，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析。 在比較分析幾種開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合陶瓷零件快速成型機(jī) 的控制要求，提出“i p c + p m a c 的控制方案，配以交流伺服控制系統(tǒng)， 搭建了陶瓷零件快速成型機(jī)的控制系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)電氣驅(qū)動(dòng)部件如主軸變頻 器、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)等進(jìn)行了計(jì)算選取，設(shè)計(jì)完成了硬件 系統(tǒng)連接圖。 交流伺服系統(tǒng)的控制性能很大程度上影響了零件的加工精度，因此， 本文建立了交流伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)上，運(yùn) 用m a t la _ b s i m u l i n k 對(duì)進(jìn)給交流伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行了p i d 仿真分析，得出 了系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，并分析得出了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。為了使系統(tǒng)得到更好 的性能，利用p e w i n 軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試仿真。 本文搭建了陶瓷零件快速成型機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)軟件部分，采用模塊化的 設(shè)計(jì)思路，對(duì)程序的上載和下載，系統(tǒng)的p m a c 插補(bǔ)模塊，p m a c 的p l c ， 和數(shù)據(jù)采集分別作了分析。 采用基于石蠟速凝特性的層合速凝快速成型技術(shù)的方法進(jìn)行了制備陶 瓷零件實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 本論文對(duì)于新型陶瓷零件快速成型設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)以及推動(dòng)陶瓷零件 快速成型的產(chǎn)業(yè)化有著重要的意義和一定的實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：陶瓷零件快速成型，數(shù)控系統(tǒng)，p m a c 卡，p i d n u m er i c a lc o n t r o ls y s t e mo fr a p i d p r o t o t y p i n gm a n u f a c t u r i n gm a c h i n e t o o lf o rc e r a m i cp a r t s a b s t r a c t t h i st h e s i sf o c u s e so nt h ed e v e l o p m e n to fa nn u m e r i c a lc o n t r o l s y s t e mf o rt h em a c h i n et o o la p p l i e di nt h ef i l e do fp r o t o t y p i n gc e r a m i c p a r t s ，b a s e do nt h et e c h n o l o g yt h e o r yo fr p mf o rc e r a m i cp a r t sw h i c h w a sb a s e do nt h eq u i c ks o l i d i f i c a t i o no fw a x ，t h ep u r p o s eo fw h i c hw a s 4 0m e e tt h en e e do fe c o n o m i c sa n d p r a c t i c a l i t i e so f t h ep r e s e n tr p mf o r c e r a m i cp a r t s t h es i t u a t i o no fr p m t e c h n o l o g i e sw h i c hw e r ea p p l i e di nt h ef i l e d o f p r o t o t y p i n gc e r a m i cp a r t sw a sa n a l y z e da n d t h eb a s i ct h e o r yc o n c e p t o fr p mf o rc e r a m i cp a r t sb a s e do nt h eq u i c ks o l i d i f i c a t i o no fw a xw a s a l s oi n t r o d u c e di nt h et h e s i s t h em a c h i n et o o lm e c h a n i c a ls y s t e mo ft h e m a c h i n et o o la b o u tr a p i dp r o t o t y p i n gm a n u f a c t u r i n gf o rc e r a m i cp a r t s w a sa n a l y z e d ，p a v i n gs l u r r ym e c h a n i c a ls y s t e mw a sm a i n l ya n a l y z e d ， t h ei m p o r t a n tp a r t sa n dc o m p o n e n t so fw h i c hw e r es e l e c t e da n dv e r i f i e d p a v i n gs l u r r ym e c h a n i c a ls y s t e mw a sa s s e m b l e dv i r t u a l l y i np r o e s o f t w a r ee n v i r o n m e n t ，k i n e m a t i c ss i m u l a t i o na n a l y s i so fw h i c hw a sa l s o d o n e a tt h eb a s i co fc o m p a r i n gs e v e r a lo p e nn u n b e r i c a ls y s t e m s ， c o m b i n e dw i t hc o n t r o lr e q u i r e m e n t so ft h em a c h i n et o o la b o u tr a p i d p r o t o t y p i n gm a n u f a c t u r i n gf o rc e r a m i cp a r t s ，i p c + p m a c ：”c o n t r o l s y s t e mp l a n w a sr a i s e dw h i c hw a se q u i p p e da cs e r v os y s t e mt o c o n s t r u c tc o n t r o ls y s t e m e l e c t r i c a lc o m p o n e n t s ，s u c ha ss p i n d l e f r e q u e n c yc o n v e r t e r s ，a c s e r v od r i v e r ，a n da cs e r v om o t o rw e r e c a l c u l a t e da n dc h o s e d c o m p l e t e dt h ed e s i g no fh a r d w a r es y s t e mc o r d i n g d i a g r a m b e c a u s em a c h i n i n gp r e c i s i o nw a si n f l u e n c e dl a r g e l yb yc o n t r o l p e r f o r m a n c eo fa cs e r v os y s t e m ，m a t h e m a t i c a lm o d e lo fa cs e r v o i i i c o n t r o ls y s t e mw a sc o n s t r u c t e d o nt h eb a s i co fc l a s s i c a lc o n t r o lt h e o r y ， p i ds i m u l a t i o na n a l y s i so fa cs e r v oc o n t r o ls y s t e mw a sd o n e ，r e s p o n s e c u r v ea n ds t e a d ys t a t ee r r o ro fc o n t r o ls y s t e mw e r eg a i n e d i no r d e rt o m a k e - t h es y s t e mh a v eb e t t e rp e r f o r m a n c e ，t h ec o n t r o l s y s t e mw a s d e b u g g e db yp e w i n s o f t w a r e n u m e r i c a ls y s t e ms o f t w a r eo ft h em a c h i n et o o la b o u tr a p i d p r o t o t y p i n gm a n u f a c t u r i n gf o rc e r a m i cp a r t sw a se s t a b i l i s h e d ，a d o p t e d m o d u l a r i z a t i o nd e s i g n ；p r o c e d u r e su p l o a da n dd o w n l o a d ，s y s t e mp m a c i n t e r p o l a t i o nm o d u l e ，p l co fp m a c a n dd a t aa c q u i s i t i o nw e r ea n a l y z e d s e p a r a t e l y t h ee x p e r i m e n to fc e r a m i cp a r t s p r e p a r a t i o nw a so p e r a t e db y a d o p t i n gt h em e t h o do fb a s e d o nt h et e c h n o l o g yt h e o r yo fr p mf o r c e r a m i cp a r t sw h i c hw a sb a s e do nt h eq u i c ks o l i d i f i c a t i o no fw a x ，t h e e x p e r i m e n tp r o v i d e ds u p p o r tf o rt h ea b o v e m e n t i o n e dt e c h n o l o g y i th a di m p o r t a n t m e a n i n g a n dc e r t a i n u t i l i t y v a l u ef o rt h e d e v e l o p m e n to ft h ed e v i c eo fn e wt y p e c e r a m i cp a r tr p ma n dt h e i n d u s t r i a l i z a t i o no fr a p i dp r o t o t y p i n gc e r a m i cp a r t s k e yw o r d s ：r a p i dp r o t o t y p i n gc e r a m i cp a r t s ，n u m e r i c a ls y s t e m ， p m a cc a r d ，p i d i v 陶瓷零件快速成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 原創(chuàng)性聲明及關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下， 獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論 文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的科研成果。對(duì)本 文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 本人完全意識(shí)到本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 論文作者簽名：翅盈盆 日 期：2 q q2 生旦 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明 本人完全了解陜西科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意學(xué)校保留或向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電 子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)陜西科技大學(xué)可以將本 學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用 影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。同時(shí)授 權(quán)中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所將本學(xué)位論文收錄到( 中國(guó)學(xué)位論文 全文數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向社會(huì)公眾提供信息服務(wù)。 ( 保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 論文作者簽名：瞧晦是垃導(dǎo)師簽名：重謎日期：麴盟蘆恤 陶瓷零件快速成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 1 緒論 1 1 快速原型制造技術(shù)的概念及原理 快速成型技術(shù)( r a p i dp r o t o t y p i n gm a n u f a c t u r i n g ，r p & r p m ) 是2 0 世紀(jì)8 0 年代后期發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)【l i 。其可以直接根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或快 速測(cè)量( 直接測(cè)量或間接測(cè)量) 數(shù)據(jù)，快速制造出新產(chǎn)品的樣件、模具或模型， 大大縮短了加工周期并降低了產(chǎn)品研制的成本，對(duì)促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、提高產(chǎn) 品競(jìng)爭(zhēng)力有積極的推動(dòng)作用。眾所周知，2 l 世紀(jì)是以知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，制造業(yè) 面臨著生產(chǎn)周期縮短，小批量，產(chǎn)品復(fù)雜多樣的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在制造業(yè)日趨國(guó)際 化的狀況下，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和減少開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的投資風(fēng)險(xiǎn)，提高產(chǎn)品的生 產(chǎn)效率，成為企業(yè)賴(lài)以生存的關(guān)鍵。直接從計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生三維物體的快速成 型技術(shù)，是由現(xiàn)代設(shè)計(jì)和現(xiàn)代制造技術(shù)迅速發(fā)展韻需求應(yīng)運(yùn)而生韻，它大大縮 短了制造產(chǎn)品的時(shí)間和降低了生產(chǎn)成本犯l 。制造出的零件可以被用于分析其主 要性能和理論功能，或者作為功能原件直接應(yīng)用于制造過(guò)程【3 】，已涉及機(jī)械工 程、自動(dòng)控制、激光、計(jì)算機(jī)、材料等多個(gè)學(xué)科?？焖僭椭圃旒夹g(shù)將計(jì)算機(jī) 輔助設(shè)計(jì)與制造( c a d & c a m ) 、精密伺服驅(qū)動(dòng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控( c n c ) 、激光技 術(shù)及材料科學(xué)等先進(jìn)技術(shù)集于一體，符合現(xiàn)代先進(jìn)制造的發(fā)展趨勢(shì)。此外，應(yīng) 用于快速原型制造的材料種類(lèi)也日益增多，從而提高了產(chǎn)品的精度和功能特性 m 兒5 。近年來(lái)，該技術(shù)迅速在工業(yè)造型、制造、建筑、藝術(shù)、醫(yī)學(xué)、航空、航 天等領(lǐng)域得到良好的應(yīng)用?？焖俪尚图夹g(shù)為企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力提供了一種先進(jìn)韻 手段。 jc a d 設(shè)計(jì) 層層 t r n 模 面面層 i 概念設(shè)計(jì)爿數(shù)據(jù)采集 信：j加 - 層 零 o 型 j 息7 _ 工 。_ - 堆 j 模 分 件 型 層 處與積 l逆向獲取 理粘 貼1 圖1 1 快速原型制造技術(shù)原理 f i g 1 lp r i n c i p l eo fr p m 快速原型制造技術(shù)的成型原理突破了傳統(tǒng)加工中的成型法( 如鍛壓、沖壓、 拉伸、鑄造、注塑加工) 和切削加工的工藝方法，其本質(zhì)是用積分法制造三維 陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 實(shí)體。盡管它可以用多種工藝方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，但各種方法的基本原理都是一樣的， 都是基于離散堆積的成型思想，其技術(shù)原理圖如圖1 1 所示。 設(shè)計(jì)人員可以應(yīng)用各種三維c a d 造型系統(tǒng)，包括s o l i d w o r k s 、s o l i d a g e 、 u g 、p r o e 等進(jìn)行三維實(shí)體造型，將設(shè)計(jì)人員所構(gòu)思的零件概念模型轉(zhuǎn)換為三 維c a d 數(shù)據(jù)模型。也可通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、激光掃描儀、核磁共振圖像、實(shí) 體影象等方法對(duì)三維實(shí)體進(jìn)行反求，獲取三維數(shù)據(jù)，以此建立實(shí)體的c a d 模 型【6 1 。然后，通過(guò)三維造型系統(tǒng)將零件c a d 數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換成一種可被快速成 形系統(tǒng)所能接受的數(shù)據(jù)文件，如s t l 、i g e s 等格式文件。因s t l 格式文件易 于進(jìn)行分層切片處理，故目前絕大多數(shù)快速成形系統(tǒng)采用s t l 格式文件。在把 三維模型轉(zhuǎn)換成s t l 格式文件以后，就可以進(jìn)行分層。當(dāng)然，也可直接由c a d 數(shù)據(jù)模型中切出一系列層片輪廓數(shù)據(jù)作為成型輸入數(shù)據(jù)。在生成層片數(shù)據(jù)信息 以后，快速成形系統(tǒng)根據(jù)切片的輪廓和要求，用片材、絲材、粉末材料等制成 所要求的薄片，通過(guò)一片片的堆積，最終完成三維實(shí)體原型的制各。 1 2 快速原型制造技術(shù)的特點(diǎn) 快速原型制造技術(shù)由于其設(shè)計(jì)、工藝以及材料方面的特殊性，使其具有下 面的特點(diǎn)： 快速原型制造技術(shù)的特點(diǎn)如下： ( 1 ) 制造快速 快速原型制造技術(shù)是并行工程中進(jìn)行復(fù)雜原型和零件制作的有效手段。 從產(chǎn)品c a d 或從實(shí)體反求獲得數(shù)據(jù)到制成原型，一般只需要幾小時(shí)至幾十個(gè) 小時(shí)，速度比傳統(tǒng)成型加工方法快得多。這一新技術(shù)尤其適合于新產(chǎn)品的開(kāi) 發(fā)，適合小批量、復(fù)雜( 如凹槽、凸肩、空心和嵌套等) 異形產(chǎn)品的直接生 產(chǎn)而且不受產(chǎn)品形狀復(fù)雜程度的限制。新技術(shù)改善了設(shè)計(jì)過(guò)程中的人機(jī)交流， 使產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具生產(chǎn)并行，從而縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的周期，加快了產(chǎn) 品更新?lián)Q代的速度，大大地降低了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本和企業(yè)研制新產(chǎn)品的風(fēng) 險(xiǎn)【7 1 。 隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，快速原型制造技術(shù)也更加便于遠(yuǎn)程制造服務(wù)。由于 互聯(lián)網(wǎng)便捷的數(shù)據(jù)傳輸縮短了用戶和制造商之間的距離，利用互聯(lián)網(wǎng)就可以 進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)程制造服務(wù)，能使有限的資源得到充分的利用，用戶的需 求也可以得到最快的響應(yīng)。 ( 2 ) 技術(shù)高度集成 落后的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工藝規(guī)劃( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ， c a p p ) 一直是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造一體化較難克服的一個(gè)障礙?？焖僭椭圃旒?2 陶瓷零什快速成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)、材料工程和機(jī)電加工與控制技術(shù)的 綜合體現(xiàn)。只有在這些高新技術(shù)迅速發(fā)展的今天才可能使c a d 和c a m 很好 地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造一體化捧j 。 ( 3 ) 自由成型制造 自由成型的含義有兩個(gè)：一是指可以根據(jù)原型或零件的形狀，無(wú)需使用 工具、模具，而自由地成型，由此大大縮短新產(chǎn)品的研制時(shí)間并節(jié)省工具或 樣件模具費(fèi)用；二是指不受形狀復(fù)雜程度限制，能夠制造任意復(fù)雜形狀與結(jié) 構(gòu)、，不同材料復(fù)合的原型或零件1 9 l 。 ( 4 ) 制造過(guò)程高柔度性 共同的制造原理使快速原型制造系統(tǒng)在軟件和硬件的實(shí)現(xiàn)上7 0 - 8 0 是 相同的，也就是在一個(gè)現(xiàn)有韻系統(tǒng)上僅增加2 0 - 3 0 的元器件和軟件功能就 可進(jìn)行另一種制造工藝。不同工藝原理的設(shè)備容易實(shí)現(xiàn)模塊化，可相互切換； 對(duì)于整個(gè)制造過(guò)程，僅需改變c a d 模型或反求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，更新調(diào)整和設(shè) 置參數(shù)即可生產(chǎn)出不同形狀的原型或零件，還能借助電鑄、電弧噴涂等技術(shù) 進(jìn)一步將塑膠原型制成金屬模具。 ( 5 ) 可選材料的廣泛性 快速原型制造技術(shù)可以采用的材料十分廣泛，如可以采用樹(shù)骺類(lèi)、塑料 類(lèi)原料，紙類(lèi)、石蠟類(lèi)原料，也可采用復(fù)合材料、金屬材料或陶瓷材料的粉 末、箔、絲、小塊體等，也可以是涂覆某種粘結(jié)劑的顆粒、板、薄膜等材料。 ( 6 ) 廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域 除了制造原型外，這項(xiàng)技術(shù)也特別適合于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、快速單件及小批 量零件制造、不規(guī)則零件或復(fù)雜形狀零件的制造、模具及模型設(shè)計(jì)與制造、 外形設(shè)計(jì)檢查、裝配檢驗(yàn)、快速反求與復(fù)制，也適合于難加工材料的制造等。 這項(xiàng)技術(shù)不僅在制造業(yè)的產(chǎn)品造型與模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域，而且在材料科學(xué)與工程、 工業(yè)設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)科學(xué)、文化藝術(shù)、建筑工程等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。 ( 7 ) 突出的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益 新技術(shù)制得零件的復(fù)雜程度和生產(chǎn)批量與原型或零件的制造成本基本無(wú) 關(guān)，也降低了小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和成本，這有利于把握商機(jī)，考慮新穎、 復(fù)雜甚至是以往認(rèn)為沒(méi)有效益的制造要求?？焖僭椭圃鞂儆诜墙佑|加工， 不需要機(jī)床切削加工所必需的刀具和夾具，避免了刀具磨損和切削力影響。 制造過(guò)程無(wú)振動(dòng)、噪聲，沒(méi)有或極少下腳料，是一種環(huán)保型制造技術(shù)。同時(shí)， 這一技術(shù)也減少了對(duì)熟練技術(shù)工人的需求【l0 1 。 陜l 塒科技 學(xué)碗十學(xué)位論文 1 3 快速原型制造技術(shù)在陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用 先進(jìn)陶瓷( 也稱(chēng)高性能陶瓷) 以其特有的輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐高溫、抗氧化、 耐腐蝕和功能性等一系列優(yōu)異的特性，成為航空、航天、能源、機(jī)械、電了信 息、生物工程等高技術(shù)的重要組成部分和不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，先進(jìn)陶 瓷材料已成為各國(guó)科學(xué)家、政府及產(chǎn)業(yè)部門(mén)研究的重點(diǎn)之一。然而近二十年來(lái)， 高性能陶瓷的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展緩慢，這有許多原因，其中，陶瓷村料的制備工藝是 關(guān)鍵因素之一。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到陶瓷材料制備工藝是降低陶瓷制品生產(chǎn)成本、 提高陶瓷材料可靠性和可重復(fù)性不能逾越的環(huán)節(jié)。新的陶瓷粉體的制備工藝、 成型工藝及燒結(jié)工藝的研究逐漸成為陶瓷材料研究領(lǐng)域的重點(diǎn)，其中陶瓷材料 成型工藝的研究已逐漸成為陶瓷制備工藝科學(xué)研究的主流。研究表明，陶瓷制 品的成型是材料設(shè)計(jì)和材料配方實(shí)現(xiàn)的前提，在材料的制備工藝中起著承上啟 下的作用同而它是限制高性能陶瓷產(chǎn)業(yè)化的主要問(wèn)題之 。 圖】- 2 膠態(tài)注模陶瓷制件 f i g i 一2g e lc a s t i n gm o d e 圉i 4s l s 制件 f i g1 4s l s m o d e l 圖卜3s l a 制件 f i g i 一3s l am o d e l 縞 圈】5f d m 鼠標(biāo)模型 f i g l _ 5f d m m o d e l 圖i 63 d 打印模型 圖i 7l o m 模型 f i g1 - 7l o mm o d e l 近年來(lái)人們將發(fā)展傳統(tǒng)陶瓷成型方法和開(kāi)發(fā)新型陶瓷成型技術(shù)作為研究 重點(diǎn)，各種新型成型技術(shù)不斷涌現(xiàn)，其中典型的一類(lèi)就是陶瓷的膠態(tài)成型技術(shù)。 陶瓷膠態(tài)成型是高分敞陶瓷懸浮體的濕法成型，與干法成型相比，它可以有效 控制團(tuán)聚，減少缺陷。但是，應(yīng)該看到傳統(tǒng)的膠態(tài)成型也存在一定的缺點(diǎn)如 注漿成型、壓濾成型形成的坯體存在著密度梯度和不均勻性。注射成型雖然有 陶瓷零件快速成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 助于提高坯體密度和均勻性，但是有機(jī)物的加入容易導(dǎo)致開(kāi)裂等缺陷【1 1 】。 為克服傳統(tǒng)膠態(tài)成型技術(shù)的缺點(diǎn)，近年來(lái)各種新型膠態(tài)成型技術(shù)不斷涌 現(xiàn)。其中，較為典型的有流延法成型( t a p ec a s t i n g ) f i2 1 、凝膠注模成型( g e l c a s t i n g ) l l 引，直接凝固成型( d i r e c tc o a g u l a t i o nc a s t i n g ) 等【1 6 j 方法。國(guó)內(nèi)清 華大學(xué)陶瓷精細(xì)成型國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的黃勇等在膠態(tài)成型方面研究較為深入， 曾系統(tǒng)研究過(guò)直接凝固成型、凝膠注模成型等方法在制備8 a 1 2 0 3 、z r 0 2 、s i c 等材料方面的應(yīng)用 1 7 - 1 8 1 ( 成型的陶瓷制件如圖1 2 所示) 。 然而，無(wú)論是新型膠態(tài)成型方法，還是傳統(tǒng)膠態(tài)成型以及干法成型等方法， 都沒(méi)有擺脫模具對(duì)陶瓷生產(chǎn)的制約，這種狀況顯然無(wú)法滿足日益激烈的市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)、日益縮短韻產(chǎn)品更新周期和頻繁的產(chǎn)品試制和改型。固體無(wú)模成型( s o l i d f r e e f o r mf a b r i c a t i o n ，s f f ) 的出現(xiàn)則很好地解決了模具的問(wèn)題。 無(wú)模成型實(shí)際上是快速原型制造技術(shù)( r a p i dp r o t o t y p i n gt e c h n o l o g y r p ) 在陶瓷制造技術(shù)上的應(yīng)用。由于快速原型制造技術(shù)借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，或 用實(shí)體反求方法采集得到有關(guān)原型或零件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)和材料的組合信 息，從而獲得目標(biāo)原型的概念，并以此建立數(shù)字化模型，之后將這些信息輸出 到計(jì)算機(jī)控制的機(jī)電集成制造系統(tǒng)，通過(guò)逐點(diǎn)、逐面進(jìn)行材料的“三維堆砌”成 型，再經(jīng)過(guò)必要的處理，使其在外觀、強(qiáng)度和性能等方面達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而 達(dá)到快速、準(zhǔn)確地制造原型或?qū)嶋H制件、部件，目前其發(fā)展趨勢(shì)之一是結(jié)合陶 瓷制造技術(shù)用于陶瓷制件的制造。 1 4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 快速成型技術(shù)的提出始于8 0 年代末，經(jīng)過(guò)十幾年的努力，快速原型技術(shù) 在世界上得到了很大的發(fā)展【l9 1 。國(guó)外r p 技術(shù)的研究和應(yīng)用主要集中在美國(guó)、 歐洲和日本。從技術(shù)、材料、應(yīng)用和設(shè)備等方面來(lái)看，美國(guó)領(lǐng)先于歐洲和日本， 歐洲和日本平分秋色。目前，世界上已有2 0 0 多家機(jī)構(gòu)開(kāi)展了r p 的研究1 2 0 1 。 1 9 8 4 年，作為r p 技術(shù)之一的快速光造型技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。1 9 8 7 年，擁有這項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)的美國(guó)3 d s y s t e s m 公司首先推出了快速成型設(shè)備s l a 1 ， 引起了世界的轟動(dòng)。1 9 8 8 年6 月，該產(chǎn)品成為世界上第一種商品化的r p 系統(tǒng)。 1 9 8 9 年初第二代快速成型機(jī)l s a 2 5 0 又被開(kāi)發(fā)出來(lái)，次年又推出了l s a 5 0 0 ， 容積不斷增大，激光功率不斷提高。與此同時(shí)，日本三菱商事株式會(huì)社也開(kāi)始 了這項(xiàng)技術(shù)的研究，并成立了c m e t 公司，先后推出的產(chǎn)品有s o u p ( s o l i d o b j e c tu l t r a v i o l e tl a s e rp l o t t e r ) 6 0 0 、8 5 0 、5 3 0 、4 0 0 、1 0 0 0 等多種。德國(guó)、英 國(guó)等國(guó)也對(duì)r p 工藝和系統(tǒng)進(jìn)行了研究開(kāi)發(fā)，取得了顯著的效果【2 1 1 。到1 9 9 1 陜兩科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 年，已有1 6 種不同的應(yīng)用系統(tǒng)問(wèn)世，其中至少有10 種商品化。到19 9 4 年， 已有8 9 1 套r p 系統(tǒng)在2 9 個(gè)國(guó)家使用，有近2 0 家公司生產(chǎn)r p 系統(tǒng)，年銷(xiāo)售 量3 3 6 臺(tái)；用r p 系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)的機(jī)構(gòu)有1 5 5 家( 其中美國(guó)有9 6 家，歐洲有4 0 家) ；有3 5 家機(jī)構(gòu)從事r p 系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)。在過(guò)去的十幾年內(nèi)r p 技術(shù)取得 了迅速的發(fā)展，已形成為一種新的制造行業(yè)。專(zhuān)業(yè)快速原型服務(wù)的全世界多達(dá) 2 8 4 家，其中1 4 5 家在美國(guó)，約占總數(shù)的5 l ，在歐洲多數(shù)國(guó)家集中于r p 的 應(yīng)用研究，德國(guó)公司e o s 公司和f o c k e l & s c h w a r z e 公司在開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售r p 系 統(tǒng)f 2 2 1 。 隨著r p 工業(yè)的興起，國(guó)外進(jìn)行快速原型技術(shù)研究的科研機(jī)構(gòu)和公司已很 多，如美國(guó)的3 d 系統(tǒng)公司、代頓大學(xué)、麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、德克薩 斯大學(xué)、密西根大學(xué)、桑地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、俄亥俄州州立大學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、挪 威技術(shù)學(xué)院、日本東京大學(xué)新加坡國(guó)立大學(xué)和南洋理工大學(xué)等。關(guān)于快速原 型技術(shù)的學(xué)術(shù)會(huì)議也很多，比如在代頓大學(xué)從1 9 9 0 年開(kāi)始每年召開(kāi)的r p 國(guó)際 會(huì)議；在德克薩斯大學(xué)召開(kāi)的快速原型研討會(huì)；在國(guó)內(nèi)也分別于l9 9 6 年在清 華大學(xué)和1 9 9 8 年在西安交通大學(xué)召開(kāi)了兩界全國(guó)快速原型技術(shù)應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議 以及19 9 8 年在北京召開(kāi)了快速原型技術(shù)的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議。 我國(guó)從1 9 9 1 年開(kāi)始r p 技術(shù)的研究，在r p 方面的應(yīng)用和研究還很薄弱， 市場(chǎng)對(duì)它的需求和認(rèn)識(shí)還有一個(gè)過(guò)程。目前，清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安 交通大學(xué)、北京隆源快速成型公司等單位在r p 設(shè)備及材料方面做了大量的研 究工作，已有清華大學(xué)生產(chǎn)的l o m 和f d m 系列成型機(jī)【2 3 1 ，西安交通大學(xué)開(kāi) 發(fā)的l p sc p s 系列快速成型機(jī)【2 4 1 ，華中理工大學(xué)開(kāi)發(fā)l o m 工藝的成型設(shè)備， 北京隆源自動(dòng)成形系統(tǒng)有限公司開(kāi)發(fā)的a f s 快速成型機(jī)。香港地區(qū)r p 學(xué)術(shù)活 動(dòng)也很活躍，主辦了有關(guān)r p 的學(xué)術(shù)會(huì)議，在r p m 軟件、r p m 系統(tǒng)的集成開(kāi) 發(fā)以及反求建模等方面開(kāi)展了較多研究。 1 5 應(yīng)用于陶瓷快速原型制造技術(shù)的主要工藝 近2 0 年來(lái)，快速成型技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，僅已研究開(kāi)發(fā)的快速成型工 藝就有十幾種，新的工藝還在不斷地出現(xiàn)。其中主流的快速原形制造成型工藝 主要有立體光刻成型( s t e r e o i i t h o g r a p h ya p p a r a t u s 簡(jiǎn)稱(chēng)s l a ) 、選擇性激光燒 結(jié)成型( s e l e c t i v el a s e rs i n t e r i n g 簡(jiǎn)稱(chēng)s l s ) 、熔融堆積成型( f u s e dd e p o s i t i o n m o d e l i n g 簡(jiǎn)稱(chēng)f d m ) 、分層實(shí)體制造( l a m i n a t e do b j e c tm a n u f a c t u r i n g 簡(jiǎn)稱(chēng) l o m ) 、熔融沉積成型( f u s e dd e p o s i t i o no fc e r a m i c s ，f d c ) 、油墨噴射印刷 成型( i n kj e tp r i n t i n g 簡(jiǎn)稱(chēng)i j p ) 、三維打印成型( 3 - d i m e n s i o n a lp r i n t i n g ，3 d p ) 6 陶瓷零1 j = 快速成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 等。下面將對(duì)各快速原型技術(shù)進(jìn)行介紹。 ( 1 ) 立體光刻成型( s t e r e o l i t h o g r a p h y a p p a r a t u s ，s l a ) 【2 6 。2 8 1 立體光刻又稱(chēng)立體印刷或光敏液相固化法。立體光刻成型技術(shù)( s t e r e o l i t h o g r a p h y a p p a r a t u s ，s l a ) 最早由c h a r l e s h u l l 于1 9 8 4 年申請(qǐng)專(zhuān)利，后由美國(guó) 3 ds y s t e m s 公司實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的。最初該技術(shù)主要應(yīng)用于高分子的成型，將其用 于陶瓷零件成型的研究則剮剛起步【”i 。立體光刻成型示意圖如圖卜8 所示，圖 l3 為立體光刻的模型。 吸聲光閘 圖i - 8 立體先刺成型系統(tǒng)示意田 f i g1 - 8s c h e m a t i ci l l u s t r a t i o no fs l a 其成型過(guò)程為；在制備陶瓷零件時(shí)首先將陶瓷粉與光固化樹(shù)脂混合制成 陶瓷料漿，鋪展在工作平臺(tái)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制紫外線選擇性照射料漿表面。 含有陶瓷粉的料漿通過(guò)光聚合形成高分子聚合體結(jié)合的陶瓷坯體。通過(guò)控制平 臺(tái)在z 方向的移動(dòng)，可以使新的一層料漿流向已固化部分表面。如此反復(fù)循環(huán)， 最終形成所需的陶瓷零件坯體1 4 】。s l a 法的工藝特點(diǎn)是：可生成任意復(fù)雜形 狀的零件：成形精度較高，可達(dá)0l m m 左右的制造精度： 材料利用率高， 性能可靠。由于單分子溶劑中加入陶瓷粉后，粘度會(huì)增加，就要求延長(zhǎng)z 方向 等待時(shí)間以保證鋪層平整，這樣勢(shì)必會(huì)使成型時(shí)間延長(zhǎng)降低成型效率。s l a 法工藝適用于產(chǎn)品外形評(píng)估、功能試驗(yàn)、快速制造電極和各種快速經(jīng)濟(jì)模具； 不足之處是所需設(shè)備及材料價(jià)格昂貴，光敏樹(shù)臘具有一定毒性，不符合綠色制 造趨勢(shì)。 目前國(guó)內(nèi)西安交通大學(xué)也擁有s l a 法商品化的產(chǎn)品。美國(guó)3 ds y s t e m 公司開(kāi) 發(fā)了s l a 3 5 0 0 、s l a 5 0 0 0 機(jī)型，使用半導(dǎo)體激勵(lì)固體激光，掃描速度分別達(dá)到 25 4 m s 和5 r a s ，成型層厚最小可達(dá)00 5 r a m 。該公司還采用了一種稱(chēng)之為 升降日 陜西科技大學(xué)碩七學(xué)位論文 z e p h y e rr e c o a t i n gs y s t e m 的新技術(shù)，即在每一成型層上，用一種真空吸附試刮 板在該層上涂一層o 0 5 - , 0 1m m 的待固化樹(shù)脂，使成型時(shí)間平均縮短了2 0 。 日本三菱商社下屬的c m e t 公司研制了s o u p 系統(tǒng)。日本帝人精制公司的 s o l i f o r m 系統(tǒng)，可直接制作注射成型模具和真空注塑模具。日本k y u s h u i n s t i t u t eo ft e c h n o l o g y 使用5um 光斑的紫外光，lum 的定位精度，用消失模鑄 造的方法生產(chǎn)出聚合物與金屬混合的零件，零件大小約為5 0um 。 ( 2 ) 選擇性激光燒結(jié)成型( s e l e c t i v el a s e rs i n t e r i n g ，s l s ) 2 9 - 3 3 】 該技術(shù)最早由c d e c k a r d 和j b e a m a n 開(kāi)發(fā)成功，并由d t m 公司實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。 在s l s 中，首先將粉料鋪在工作平臺(tái)上，然后利用計(jì)算機(jī)控制的激光束掃描特 定區(qū)域的粉末，使該區(qū)域的粉末受熱熔融從而逐層粘結(jié)固化。當(dāng)這一層掃描完 畢后，添加新一層的粉料，繼續(xù)重復(fù)上述工作，最終形成三維部件。用于該技 術(shù)的原料可以是塑料、蠟粉、金屬粉和陶瓷粉等。一般經(jīng)s l s 加工的陶瓷坯體 致密化程度較低，需要后續(xù)的燒結(jié)處理。圖1 - 9 為該系統(tǒng)示意圖。s l s $ 0 件模型 如圖卜4 所示。 j p k r u t h 等綜述了s l s 及s l m 中的不同結(jié)合機(jī)理，認(rèn)為s l s s l m 過(guò)程可以 分為四類(lèi)，即固態(tài)燒結(jié)( s o l i ds t a t es i n t e r i n g ) 、化學(xué)引發(fā)結(jié)合( c h e m i c a l l yi n d u c e d b i n d i n g ) 、液相燒結(jié)一部分熔融( 1 i q u i dp h a s es i n t e r i n g - p a r t i a lm e l t i n g ) 及全熔 ( f u l lm e l t i n g ) 。他們認(rèn)為大多數(shù)的成型過(guò)程屬于后兩類(lèi)并且結(jié)合機(jī)理極大影 響成型速度并帶來(lái)迥異的產(chǎn)品性能。 m a r c u s 等利用s l s $ 0 成了a 1 2 0 3 齒輪和其它零部件，具有較高的成型精度。 c g r i f f i n 等利用s l s 成型的a 1 2 0 3 陶瓷部件，坯體密度可達(dá)理論密度的 5 3 6 5 。 s l s 工藝的特點(diǎn)是取材廣泛，不需要另外的支撐材料。所用的材料包括石 蠟粉、尼龍粉和其它熔點(diǎn)較低的粉末材料。目前，直接燒結(jié)熔點(diǎn)較高的金屬粉、 陶瓷粉工藝正在研究之中。目前研究選域激光燒結(jié)工藝的有d t m 公司、e o s g m b h 公司、北京隆源公司、南京航空航天大學(xué)和華中科技大學(xué)等。國(guó)內(nèi)北京 隆源公司、華中科技大學(xué)可提供s l s 這類(lèi)成形工藝設(shè)備。d t m 公司的選域激光 燒結(jié)設(shè)備主要有s l a 5 0 0 、s i n t e r s t a t i o n 2 0 0 0 、a f s 一3 0 0 和f d m l6 0 0 等系列。北 京隆源公司推出了a f s 3 0 0 成型機(jī)及數(shù)種材料，其最大成型尺寸為由3 0 0 m m 4 0 0 m m ，采用c 0 2 激光器，功率為5 0 w ，激光定位精度為0 1 m m ，掃描速度 為0 5 一- 2 m s ，燒結(jié)成型的層厚為0 1 0 2 5 r a m 。華中理工大學(xué)開(kāi)發(fā)出h r p s i 型 成型機(jī)。 8 陶瓷零f ，i ：快速成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 圈l 一9 選擇性激光燒結(jié)成型系統(tǒng)示意母 f i g 1 - 9 s c h e m a t i ci l l u s t r a t i o no fs l s ( 3 ) 熔融堆積技術(shù)( f u s e dd e p o s i t i o nm o d e l i n g ，f d m ) 3 4 】 f d m 技術(shù)是由美國(guó)s t r a t a s y s 公司開(kāi)發(fā)成功并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的。在f d m 中， 通過(guò)計(jì)算機(jī)控制將由高分子材料( 如a b s 塑料) 或石蠟制成的細(xì)絲送入熔化 器，在稍高于其熔點(diǎn)的溫度下熔化，再?gòu)膰娮鞌D至成型平面上，通過(guò)控制噴嘴 在x y 方向和工作平臺(tái)在z 方向的移動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)三維部件的成型。熔融堆積技 術(shù)工作原理模型如圖1 - 1 0 所示。圖1 - 5 為f d m 鼠標(biāo)模型。這種方法韌性好， 生產(chǎn)效率較高，但價(jià)格高，表面精度較低。f d m 成型系統(tǒng)有北京方明達(dá)公司 的f 2 6 0 型快速成型機(jī)，其最大建模尺寸2 6 0 m m 2 6 0 m m 2 6 0 m m ：模型精度 誤差為0 2 m m ，擠噴的層寬可在0 3 2 m m 之間，層厚為0 0 5 - 0 8 m m 。此 外，還有美國(guó)s t r a t a s y s 公司的f d m 系列和美國(guó)s a n d e r 公司的m o d e lm a k e r 噴 墨立體打印系統(tǒng)。 ( 4 ) 熔融沉積成型( f u s e dd e p o s i t i o no f c e r a m i c s ，f d c ) 1 , 3 5 】 f d c 技術(shù)是由f d m ( f u s e dd e p o s i t i o nm o d e l i n g ) 技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，由 f d m 發(fā)展為f d c 工藝如圖1 1 l 所示。f d c 技術(shù)的原理是將c a d 模型分為 一層層極薄的截面，生成控制f d m 噴嘴移動(dòng)軌跡的二維幾何信息，用加熱裝 置將陶瓷材料及特制的粘結(jié)劑加熱熔融，經(jīng)噴頭上的噴嘴一層層掃描堆積而 形成物理原型，去除支撐、底托等，便可得到原型1 1 7 】。f d c 生產(chǎn)效率較高， 但表面精度較低。在f d c 中通常將陶瓷粉體與特制的粘結(jié)劑混合，擠制成細(xì) 絲。該工藝對(duì)絲的要求較為嚴(yán)格，需要合適的粘度、柔韌性、彈性模量、強(qiáng) 度和結(jié)合性能等。 9 陜兩科技入學(xué)碗十學(xué)位論文 囝l - 1 0f d m 技術(shù)工作原理示毒目 f i g i - 1 0s c h e m a t i ci l i u s t r a t i o no ff d m c r e a l i e h 等1 3 6 1 在f d m 基礎(chǔ)上提出了多成分噴射成型工藝m j s ( m u l t i p h a s e j e ts o l i d i f i c a t i o n ) ，它是通過(guò)噴嘴將熔化的低粘度的材料噴射沉積成型，它與 f d m 的主要不同之處是原材料和送料系統(tǒng)。對(duì)于m j s 。成型材料是多種成分 的，由陶瓷粉體和粘結(jié)劑組成的混合物來(lái)代替f d m 中的擠絲材料，其成型過(guò) 程是將混合物加熱熔化后，在一定的壓力下，通過(guò)噴嘴噴出沉積成型，這種 成型方式彌補(bǔ)了f d m 成型的不足之處，它選擇材料范圍廣，但此工藝的缺點(diǎn) 在于它很難控制沉積形狀，尤其對(duì)于微小結(jié)構(gòu)，尺寸不夠精確。 s r a n g a r a j a n 等研究了s i 3 n 4 熔融沉積成型過(guò)程中給料的粉體成型過(guò)程、流 變學(xué)特性及機(jī)械力學(xué)性能。以s i 3 n 4 ( g s 4 4 ) 為陶瓷粉體，r u 9 為粘結(jié)劑，油 醇為分散劑，研究了溫度、同含量及油醇濃度對(duì)漿料粘度的影響。 熱陶瓷細(xì)竺 困1 1 if d c 技術(shù)工作原理示意囤 陶瓷零件快速成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 研究表明，油醇充當(dāng)增塑劑后漿料表現(xiàn)出剪切變稀的行為。r u 9 中加入 s i 3 n 4 ( g s 4 4 ) 的漿料粘度隨著溫度增加減小，但隨著固含量增加增大。1 8 5 下5 5 v 0 1 固含量的漿料粘度在4 9 7 p as 之間，對(duì)應(yīng)的剪切速率在7 0 1 1 2 8 s 。，合 適的擠出參數(shù)對(duì)應(yīng)于1l p 4 e 。 ( 5 ) 分層實(shí)體制：i 告( l a m i n a t e do b j e c t m a n u f a c t u r i n g ，l o m ) 1 1 , 3 7 分層實(shí)體制造( l o m ) 是快速成型制造領(lǐng)域中研究陶瓷零件制造較早的一 種工藝方法，是美國(guó)的h e l i s y s 公司開(kāi)發(fā)并宴現(xiàn)商業(yè)化的。l o m 工藝?yán)眉す?在x 。y 方向的移動(dòng)切割每一層薄片材料。每完成一層的切割，控制工作平臺(tái)在 z 方向的移動(dòng)以疊加新一層的薄片材料。激光的移動(dòng)由計(jì)算機(jī)控制( 如圖l 一1 2 所示) ，圖卜7 為l o m 模型。層與層之日j 的結(jié)合可以通過(guò)粘結(jié)劑或熱壓焊合。 由于該方法只需要切割出輪廓線，因此成型速度較快，且非常適合制造層狀復(fù) 合材料。美國(guó)的h e l i s y s 公司的l o m 系列有l(wèi) o m - 1 0 15 和l o m 一2 0 3 0 兩種規(guī)格 可加工尺寸分別為3 8 1 m m 2 4 5 m m 3 5 5 m m 和8 1 8 m m 5 5 88 m m 5 0 9 r a m 分別配2 5 w 、4 0 w 、5 0 w 的c 0 2 散光器。片料層厚最小為00 1 2 7 m m ，制造精 度為02 3 9 m m 。 rr ! i ， 圖l - l2 分層制進(jìn)成型示意斟 f i gl - 1 2pr i n c i p l es c h e m a t i ci i l u s tr a t l o no fl o m ( 6 ) 油墨噴射印刷成型( i n kj e tp r i n t i n g ，i j p ) 噴墨打印成型技術(shù)是將待成型的陶瓷粉與各種有機(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成型。噴墨打印系統(tǒng)如圖l 一13 所示。 s e e r d e n 等8 】1 3 8 1 采用i j p 成型陶瓷零件時(shí)，用石蠟作為介質(zhì)加入到氧化鋁粉體 中，得到墨水的固相含量達(dá)到體積分?jǐn)?shù)2 0 ，得到較為致密的燒結(jié)體，但由于 陜兩科技大學(xué)碩十學(xué)位論文 粘度太大，噴射較為困難。 s o n g 等人【3 9 1 制備了適合于多層打印的陶瓷墨水，研究認(rèn)為，選擇合適的粘 結(jié)劑及分散劑，并且通過(guò)高速剪切及超聲攪拌可以得到含氧化鋯的陶瓷墨水， 并且可以打印出2 5 m m 厚的齒形。研究認(rèn)為陶瓷粉