本文是跨学科艺术家 Taekyeom Lee 关于陶瓷 3D 打印的客座博文。他目前是北卡罗来纳州布恩市阿巴拉契亚州立大学平面设计助理教授。他的最新研究探索了创建三维字体的非常规方法。这些方法包括使用排版专用的材料和技术，如陶瓷以及各种模拟和数字工艺技术。作为研究的一部分，他制作了一台三维打印机，并设计了自己的浆料挤出机，用于制作复杂的三维陶瓷物体和字体。

陶瓷三维打印

自2015年夏天以来，我一直对将3D打印和陶瓷结合起来制作复杂的字体和其他物品很感兴趣。桌面 3D 打印尤其吸引人，因为它所需的空间和设备比一般的粘土工作室要少得多。使用三角洲打印机和定制的蠕虫挤出机，我可以打印出宽度和高度达 300 毫米的中小型陶瓷制品。

我的陶瓷打印机最初是一个 RepRap 套装。RepRap 是快速复制的缩写，是 3D 打印领域最流行的开源项目之一。通过它，您可以快速、廉价地打印出制造其他 3D 打印机所需的许多框架部件。您还可以根据自己的需要定制机器。从 RepRap 开始，我定制了使用陶瓷作为材料的打印机。

起初，我尝试用胶水分配器制作粘土挤出机，但效果不佳。我决定自己制作 PVC 管（注：PVC 管在高 PSI 工作时可能会有危险。为避免受伤，建议使用钢、铜或铝等其他材料）。空气压缩机将陶瓷推入 PVC 管，最终通过喷嘴挤出。经过多次试验，我们找到了气压和切片的最佳配置，从而实现了有效打印。

制造我自己的 3D 打印机

在制作了第一个套件后，我想设计自己的打印机，专门用于打印大型陶瓷部件。在我的第一台机器上，我打印了许多大型打印机所需的部件。在技术和机械方面遇到了很多挑战，因为 Delta 打印机特别难以校准。经过几个月的时间，测试了 40 种不同的固件后，我的定制陶瓷打印机终于可以正常工作了。

粘土是一种特别难加工的材料，因为你必须获得适合打印的粘度，确保它既不会太薄也不会太粘。我从低温白粘土开始，打印不同体质的粘土。我添加了额外的水，使其稍微软化。较小的模型相对容易打印，但对于较大、较复杂的模型层，我遇到了模型层坍塌的问题。我开始使用热风枪来快速烘干图层，最近又安装了三个 120 毫米风扇来烘干作品。使用粘土制作的优势之一是可以重复使用打印失败的材料。

定制粘土挤压机

我早期的挤压机只能通过气动方式迫使粘土通过 PVC 管，但我想制作一个新版本，让我能打印出更复杂的形状。我设计了一种使用蜗杆系统的挤出机，可以更精确地挤出粘土。我测试了 60 多种不同的蜗杆和 10 种不同的外壳。利用这种定制挤出机，我设计了几种不同的三角洲打印机。其中一台有一趟车那么大，我参加了底特律创意研究学院、罗利的北卡罗来纳州立大学和圣地亚哥州立大学等大学的研讨会。我将把它带到更多的研讨会上。

软件

我的大多数 3D 模型都是在 Rhinocerous 5 中设计的，但对于更多的有机形态，我使用的是一个名为 Sculptris 的程序。当我想获得人物或物体的扫描图像时，我还会使用微软 Kinect 和 Skanect 软件。打印机的 G 代码是在 Repetier Host 程序中创建的，可能很多人都熟悉这个程序。

粘土打印的一般流程如下。

• 使用您选择的 CAD 工具创建您的设计
• 生成设计的 STL 或 OBJ 文件
• 使用 Repetier Host 剪下设计并创建 G 代码
• 将粘土装入挤压机
• 等待打印完成并晾干几个小时。
• 使用材料的烧制过程来制作全陶瓷作品

下一步是什么？

我已经制造了一台五英尺高的巨型打印机，并计划制造一台六英尺高的打印机来打印水泥和混凝土等其他糊状材料。我一直希望改进挤出机的设计，打印出更多的材料。除了陶瓷，面糊挤出机还能打印各种不同的材料。下面视频中的材料就是果仁巧克力。我也很想尝试一下 Formlabs 开发的陶瓷树脂。

感谢您的阅读。我一直在寻找机会和场所来展示我的研究成果。如果您对研讨会、演讲和/或展览感兴趣，请与我联系。

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