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作品名称：陶瓷粉末3D打印成型设备及控制系统设计
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：理工创客
队伍编号：215448
参赛学生：祁茂玉张川狄方聪陈希
指导老师：史俊瑞
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

随着快速成型技术的发展，塑料、金属材料快速成型技术已趋于成熟，由于陶瓷材料具有优良的各种性能，比如高温、强度高、硬度高、密度低等。以及十分稳定的化学性能，使得其在汽车领域、生物领域、航空航天领域等得到广泛应用。然而陶瓷成型比较困难，尤其是复杂陶瓷件均要使用复杂模具来加工。复杂模具的加工成本比较高、开发周期比较长、模具加工完就无法进行修改，现在产品更新换代很快，也就越来越不适应发展的需要。陶瓷粉末 3D 打印具有以下特点：制作精度高，制作周期短，可实现个性化生产，制作材料多样性，成本相对较低。基于这个原

因，采用快速成型技术制备陶瓷制件可以克服上述缺点，将成为下一代陶瓷制造新工艺的发展趋势。

所以本项目的目的就是要在保证陶瓷优良性能的前提下实现陶瓷制件的低成本、个性化、便捷式生产。设计原理是由铺粉机构预先铺粉，压电陶瓷打印头打印粘结剂材料，逐层铺粉逐层打印粘结，三维堆积成型。设计说明书主要分为设计结构、控制系统和粘合剂材料的选择三大部分。在结构方面，送粉机构采用刮板铺粉，主体结构由送粉缸、成型缸和余料收集缸三大部分，传动采用滚轴丝杠传动。打印头结构主要选用压电陶瓷打印头，通过机械振动，实现粘结剂材料的喷出，结构参考喷墨式3D 打印机。传动方式采用皮带传动。在控制系统方面，学习使用 MKS 2560

和 Ramps1.4 控制板的硬件系统和 Pronterface 和

Slic3r 的软件系统，并尝试写出部分程序利用控制系统控制此打印机。陶瓷有机粘合剂主要有：环氧体系陶瓷、有机硅体系、丙烯酸体系粘合剂。陶瓷无机粘合剂主要包括：硅酸盐类、铝酸盐、磷酸盐类粘接剂等。

使用说明及工作过程：

操作员将需要加工零件模型导入陶瓷粉末 3D 打印机控制系统，并通过系统检查无误后点击确定，随后陶瓷粉末 3D 打印机开始工作。

首先，送料平台向上移动将粉末送至铺粉送料方块，同时，打印成型平台下降一层。

随后，铺粉送料方块把粉末从粉料缸均匀的刮至成型平台铺平，同时把余料刮到余料收集仓，然后铺粉送料机构迅速复位，等待下次送粉。

最后，压电陶瓷打印头，配合 x，y，z 轴的运动实现片层之间陶瓷粉末粘合打印，循环往复此过程，从而完成模型的打印。

在打印结束后，成型平台上行，把打印成品推出。清理平台，准备下次打印。成品打印出后，还有后处理，先烧掉粘接剂，然后在高温下渗入（金属），使零件致密化以提高强度。