三维数字化建模在陶瓷生产中的应用_孙小涵.pdf

佛 山 陶 瓷2023 年第 4 期（第 321 期）1前言美国的 Chuck Hull 在 80 年代发明了 3D 印刷技术，这与传统的切削和均质材料生产（如浇铸）等工艺不同。这种方法是以三维模型为基础，利用计算机对材料进行分层堆叠。三维数字化建模的特点是制造速度快，不受零件形状的约束。它具有很好的应用前景，也是顺应了未来发展的潮流。陶瓷材料的脆性和硬度都很高，在制造中易出现裂纹。另外，复杂的陶瓷部件也需要用模具进行成形。但是，由于模具制造费用较高，研发周期较长，很难适应不断更新的产品。除了高分子材料和金属材料之外，三维数字化建模在陶瓷材料方面也有了一定的突破。文章主要对目前常用的陶瓷三维数字化建模进行了综述，并对其今后的发展方向进行了预测。2三维数字化建模在陶瓷生中的应用范畴一是利用三维数值模拟软件进行正演模型的研究。主要采用三维数字模型软件进行前向模型化，获得相应的三维数据，再采用 3D 打印技术进行数据输出；二是利用三维扫描器对模型数据进行扫描，再利用反向建模软件对数据进行分析、修改、优化、完善，从而获得数据1。三维数字化建模在传统陶瓷领域的应用中起着举足轻重的作用。你可以收集来自名作或古董的资料，并利用逆向成形软件进行加工。同时，它还能基于 3D 资料对陶瓷产品进行革新。3陶瓷3D打印技术3.1 浆料分批成形工艺浆料分批成形工艺是一种比较简单的三维陶瓷印刷工艺，与 3D 印刷中常用的 FDM 工艺相似。一种与常规 FDM 工艺相似的方法，即利用毛细管流变仪将陶瓷粉与胶料混合，再由电脑控制层层挤出。在适当的温度下，将成型的部件进行脱脂，并将其烧结制成末端部件。另一种是将陶瓷淤渣与陶瓷粉、胶粘剂按照一定的比例混合，然后在电脑的控制下，采用高压气体等方式将淤渣喷入到空气中，使淤渣在空气中逐渐形成一层一层的固化。该方法具有成本低廉、制造简便、能实现多种物料混合使用的优点。但由于最大浆径的限制，其最小直径常常受到限制，因而精度不高。3.2 喷墨印刷技术喷墨印刷技术是由 3D 印刷技术发展而来。其基本原理与 3D 印刷技术相似。不同之处是，陶瓷制品的喷墨是陶瓷粉末，粘合剂，以及不同的添加剂，即陶瓷墨水。根据电脑指令，印刷头一层一层地喷出陶瓷油墨。油墨迅速烘干和固化，形成一种特殊的层状，再将压力一次一次地喷出。4传统制作陶瓷的方法与数字化建模技术对比在传统的陶瓷制造中，首先要画出产品的大小图和三个平面。石膏开模机按设计图纸将石膏模切开，再按石膏模浇铸、修整、烘干、烧制等工艺组合而成。传统的陶瓷制品的设计图纸主要是用手画或者是模仿，其工作量大、生产成本高、生产周期长，对工程整体进度造成了很大的影响。现代三维数字化建模在陶瓷制品的造型中应用。设计人员与顾客进行了充分的交流，利用 3D 数码造型软件对陶瓷制品进行建模，并利用模型绘制软件对陶瓷制三维数字化建模在陶瓷生产中的应用孙小涵,白雪（枣庄职业学院 经济与信息技术系,山东枣庄277000）摘 要：三维数字化建模又叫3D模型。本文着重阐述了在陶瓷工业中进行数字化3D建模的方法。通过对传统陶瓷产品进行数字化三维模型与雕刻的对比分析，认为数码3D模型在陶瓷制造领域具有明显的优越性，可以有效地提高产品的设计速度、缩短产品开发周期、节省资源、降低成本。针对制造工艺中的主要问题提出解决方案。最后，结合实际的陶瓷产品设计实例，探讨了三维数字化建模在陶瓷制造领域的应用和发展前景。关键词：三维；数字化建模；陶瓷生产数字化技术Digitization technology65Vol.33No.04（Serial No.321）FOSHAN CERAMICS品进行绘制。这样可以更直观、更清楚地了解陶瓷制品的材质、纹理等。设计者可以利用 3D 数码造型软件进行建模，再利用绘制软件来进行绘制，也可以利用 3D 打印输出的数据模型来与顾客进行沟通。在顾客确定了产品的外形和作用后，可以进行下一步的制作。这样可以缩短试样的研制周期，降低试样的制造费用，最后还可以提高制程的效率。5三维数字化建模技术在陶瓷生产中的应用5.1 三维数字化建模的工作流程首先，项目确定。设计人员按照顾客的需求，进行交流和制作工程素描。其次，项目建模。设计人员在初步绘制完成后，选择适合的三维模型软件来进行模型化。比如，Rhino 软件就被广泛地应用在陶瓷制品的制造中。比如，软件经常被用来制作人物模型，而雕塑软件则经常被用来雕刻某些产品的表面。设计人员可以依据用户对陶瓷制品的造型特点，以及自身的造型习惯，选用合适的造型软件。其三，项目完善。针对用户提出的修改建议，对三维数据模型进行了优化，并结合产品的建模特征和用户的要求，利用 KeyShot、V-Ray 等渲染工具进行快速的绘制，为后期的产品开发提供了便利。其四，项目优化。这个阶段的工作重点是制造精美的陶瓷制品。在此基础上，对设计师们的选择进行了优化，比如陶瓷制品的装饰性纸张设计，从而增加了陶瓷制品的附加价值。在此基础上，对成品陶瓷与模型的收缩系数进行了研究。在建立数学模型时，必须将其放大。该系统可以实现 3D 打印，并将其应用于实际生产中2。5.2 三维数字化建模的优势三维数字化建模在陶瓷制品的制造中占有举足轻重的地位。尤其是在陶瓷制品的仿造与创意设计方面，利用 3D 数码模型与绘图等相关的 CAD 软件，能让顾客对虚拟产品进行完全的模拟与渲染，让顾客能够更好地进行产品的模拟与渲染，同时也能为以后的陶瓷模具的开模工作提供参考。在设计时，设计师可以创造出具有创意的色彩，或者利用三维设计软件，迅速、直观地看到经过反复思考的设计。利用 3D 数码技术，可以使设计更多的方案得以实施，从而大大缩短了设计周期和提高了交易的效率。5.3 现代三维建模技术在陶瓷生产中的应用在陶瓷工业中，现代三维数字化建模是以 3D 打印技术为基础的。3D 打印技术在陶瓷工业中的应用有两个方面。一是利用 3D 印刷材料来印刷产品的模型，把它做成石膏，再把它注射到模具中，再用其它的传统的陶瓷制造工艺来制造。二是直接制作。直接成形技术就是利用陶泥打印机，利用 3D 数码模型的数据，将陶泥直接打印出来。这种方法可以印刷具有复杂形状和复杂形状的陶器。在烘干后，再采用传统的陶艺工艺进行烧制，从而达到了提高生产效率、节约成本的目的。6结语利用三维数字化建模，实现了陶瓷产品的多种制造工艺。运用渲染技术，可以先展示由电脑 3D 数码技术制造的陶瓷制品，这样顾客就可以在陶瓷制造开始前就决定了。该技术解决了以往仅能提供样品以供顾客鉴定的问题，节约了许多资源。随着三维数字化建模技术的不断发展，陶瓷产品的“智能化”已成为必然趋势。这为陶瓷产品的开发开辟了更大的空间，促进了产品的多元化。参考文献：1 林国枝.三维数字化建模在陶瓷生产中的应用J.科技传播,2018,10(19):128-129.2 刘倩.基于三维数字化技术的传统工艺美术设计研究以陶瓷琉璃设计实践为例D.北京:北京服装学院,2015.66