基于擠出成形的坭興陶3D打印工藝與打印泥膏研究*

石海信 陳 延 胡國章 王廷革 崔 丹 王榮健

(1 北部灣大學(xué)石油與化工學(xué)院 廣西 欽州 535011)

(2 廣西欽州千秋陶業(yè)有限公司 廣西 欽州 535000)

前言

3D打印技術(shù)又稱為“增材制造”技術(shù)，采用數(shù)字分層——物理層積的增材加工方式[1]，可以極大地縮短產(chǎn)品制造時(shí)間和提高材料利用率。坭興陶是中國四大名陶之一[2]，傳統(tǒng)坭興陶的制作包含煉泥、制坯、燒制及打磨等幾十道工序，環(huán)環(huán)相扣、缺一不可，且在制作特殊形狀制品時(shí)需要制作特殊的模具，制模的復(fù)雜程度使得每一個(gè)新品的推出都須付出很大的代價(jià)。若能將3D打印技術(shù)引入到坭興陶產(chǎn)業(yè)中，則有可能加快產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)速度，滿足客戶及市場的多樣化要求，這就使得3D打印技術(shù)成了坭興陶產(chǎn)業(yè)界及學(xué)者關(guān)注與研究的熱點(diǎn)。目前陶瓷增材制造技術(shù)主要有陶瓷粉末的選擇性激光燒結(jié)[3]、陶瓷漿料的光固化成形[4]、粉末層噴頭3D打印[5]、陶瓷膏體的擠出[6]等4種方式，其中的擠出成形工藝不需要消耗大量的能量(如激光、紫外光等)，設(shè)備具有成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、便于操作，對工作環(huán)境要求較低且可成形復(fù)雜的陶瓷器皿等優(yōu)點(diǎn)。因此，將擠出成形3D打印技術(shù)引入坭興陶行業(yè)，是將傳統(tǒng)制陶“人與泥”關(guān)系變革為現(xiàn)代數(shù)字智能制造技術(shù)“人與數(shù)字”關(guān)系的有益嘗試。筆者深入探究氣壓擠出坭興陶3D打印工作原理與工藝過程，分析坭興陶打印材料即坭興陶泥膏特性，并對產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控方法進(jìn)行了總結(jié)，旨在為坭興陶綠色化、智能化制造提供試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法參考。

1 氣壓擠壓成形3D打印技術(shù)

1.1 擠出成形原理

將待打印的半流質(zhì)坭興陶泥膏裝入擠出料筒，選擇不同口徑的打印噴嘴并配合一定的空壓機(jī)氣壓擠出動(dòng)力，導(dǎo)入數(shù)控系統(tǒng)中編輯好的G代碼，在計(jì)算機(jī)的控制指令下，壓縮空氣通過擠壓方式迫使泥膏料筒中的泥膏按照設(shè)定的擠出速度，從打印噴嘴中擠出，擠出噴嘴按計(jì)算機(jī)軟件生成的路徑在X-Y平面上移動(dòng)，進(jìn)行單層的打印成形；噴嘴完成一層打印后，打印平臺(tái)沿Z軸方向按預(yù)設(shè)位移量下移，繼續(xù)下一層的擠出打印過程[7]，泥膏依次逐層擠壓粘接堆疊成坭興陶生坯。成形設(shè)備及成形原理分別見圖1和圖2。

圖1 擠出成形設(shè)備

從圖2可見，XYZ結(jié)構(gòu)的擠出成形設(shè)備為方形框架結(jié)構(gòu)，擠出噴嘴的運(yùn)動(dòng)依靠步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)在X、Y軸移動(dòng)，打印平臺(tái)通過電機(jī)帶動(dòng)螺桿沿著Z軸運(yùn)動(dòng)。

圖2 擠出成形工作原理圖

圖2所示的成形工作原理圖中，擠出噴嘴內(nèi)徑一般為0.5～2 mm，打印速度為5～20 mm/s、擠出氣壓為420～4 000 kPa、擠出噴嘴與成形平臺(tái)的距離8～14 mm。噴嘴內(nèi)徑?jīng)Q定3D打印機(jī)噴出絲狀泥膏的直徑，打印速度與擠出氣壓是關(guān)系最為密切的影響因素，也是影響產(chǎn)品成形效果的最關(guān)鍵因素之一。打印速度的設(shè)置需滿足在每一層打印完成后，該層泥膏能產(chǎn)生足夠的自支持強(qiáng)度，還要能承受隨后在其上層堆積的泥膏重量，使之不發(fā)生變形或塌陷；打印速度還要與擠出氣壓相適應(yīng)，在一定的擠出氣壓下，若打印速度過快會(huì)造成打印線條斷續(xù)、拖拽等現(xiàn)象；若打印速度過慢，則會(huì)產(chǎn)生打印線條過粗、泥膏堆積等現(xiàn)象。擠出氣壓對坭興陶3D打印的影響也很大，擠出氣壓低會(huì)使坭膏的噴射量不足，造成打印線條斷斷續(xù)續(xù)，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)拖拽已打印完成的線條的現(xiàn)象；氣壓過高則擠出泥膏的流量會(huì)加大，造成打印線條變粗，甚至出現(xiàn)泥膏堆積成水蛇腰的情況，還會(huì)對打印機(jī)接口部件造成損傷。擠出氣壓也與泥膏輸送管長度有關(guān)，泥膏輸送管越長，推動(dòng)泥膏所需要的氣壓越大。擠出噴嘴與成形平臺(tái)距離也影響打印效果，若距離較遠(yuǎn)，坭膏由噴嘴擠出后不能迅速與成形平臺(tái)粘連，泥條在空中發(fā)生扭轉(zhuǎn)，與成形平臺(tái)粘連后出現(xiàn)明顯的鋸齒狀，打印坯品與設(shè)計(jì)圖形出現(xiàn)較大偏差，影響成形效果；若距離太近，坭膏擠出后迅速與成形平臺(tái)粘連，雖可以避免泥條空中旋轉(zhuǎn)問題，但會(huì)出現(xiàn)噴嘴刮擦打印泥條的現(xiàn)象，造成打印泥條表面出現(xiàn)凹槽現(xiàn)象?？偟膩碚f，泥膏在擠出成形過程中有2個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)：

(1)擠出。即泥膏能順利從噴嘴擠出。

(2)成形。即已擠出的泥膏能在成形平臺(tái)上保持一定的形狀。

這2點(diǎn)不僅僅與坭興陶泥膏中固含量有關(guān)，也與打印過程中的各個(gè)工藝參數(shù)有關(guān)，包括層高、打印速度、擠出速度、重疊面積、回抽距離及填充率等。因此，需反復(fù)調(diào)試才能確定精細(xì)造型、特異造型及大型坭興陶坯品的最優(yōu)打印工藝參數(shù)。

1.2 擠出成形工藝流程

基于氣壓擠出成形的坭興陶3D打印工藝流程見圖3。

圖3坭興陶擠出成形工藝流程圖

從圖3可知，坭興陶擠出成形工藝主要分為5個(gè)步驟：

(1)建模。①掃描建模。掃描建模屬于逆向設(shè)計(jì)，對已有陶器進(jìn)行三維掃描或自動(dòng)測量，再由計(jì)算機(jī)生成坭興陶三維數(shù)字模型[8]。已有陶器可以是待修復(fù)的坭興陶文物，或者典型的坭興陶珍品，當(dāng)然在掃描時(shí)及對所得模型保存及使用須不能使原作品版權(quán)受到侵害。常用的三維掃描軟件有：UG、headus 3D tools、Copy CAD、Poly Works、Geomagic Studio等。②CAD軟件建模。軟件建模屬正向設(shè)計(jì)，借助CAD軟件開展獨(dú)立自主的新穎坭興陶器設(shè)計(jì)，常用的建模軟件有：Rhino、UG、Pro/E、3ds Max、Solidworks、ZBrush、Maya、C4D等[9]。通過掃描或軟件完成坭興陶器件數(shù)字建型后，導(dǎo)出為.stl格式文件，該格式文件可以將三維坭興陶模型表面進(jìn)行三角剖分，利用得到的系列小三角面片來近似表達(dá)模型的真實(shí)表面。

(2)切片。將坭興陶3D模型.stl文件導(dǎo)入切片軟件，根據(jù)擠出成形參數(shù)(層高、打印噴頭口徑、接縫點(diǎn)位置排列形式、填充比例、壁厚層數(shù)、打印速度等)將坭興陶3D模型進(jìn)行水平方向的切割，得到一層一層的3D打印機(jī)可識(shí)別的2D截面.gcode格式即G代碼[10]，并預(yù)計(jì)打印所需時(shí)間與耗材數(shù)量。常用的切片軟件有：Cura、Slic3r、XBuilder、Simplify 3D、Maker Bot、SolidWorks等。

(3)打印。將打印機(jī)與PC機(jī)相連，讓切片文件與打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)直接交換進(jìn)行聯(lián)機(jī)打印，或?qū)⑶衅敵龅?gcode格式文件保存在U盤或SD卡并插入打印機(jī)中，實(shí)施脫機(jī)打印。在正式打印前，設(shè)置好打印機(jī)各參數(shù)，同時(shí)將練泥所得的打印泥膏裝入泥膏儲(chǔ)筒中，再通電進(jìn)行氣壓擠出成形，得到濕坭興陶生坯。“建?！衅蛴　边@3個(gè)核心工藝原理示意圖見圖4。

圖4 坭興陶3D打印工藝原理示意圖

(4)干燥及后處理。打印成形坯品與傳統(tǒng)拉坯成形坯品雖然所用泥膏屬性基本一致，但打印成形坯品還是有其特殊性：由泥條擠壓層疊而成，各層之間靠泥膏自身粘力相連，坯品強(qiáng)度低于傳統(tǒng)坯品；層疊而成的表面還會(huì)形成橫向紋理，紋理大小決定于噴嘴內(nèi)徑。若要制作表面光滑的坭興陶器，可用海綿砂將坯品表面打磨。有的設(shè)計(jì)師則巧妙地利用這種紋理來設(shè)計(jì)出獨(dú)具風(fēng)格的首飾，如澳大利亞Gilbert Riedelbauch將首飾與數(shù)字技術(shù)結(jié)合，通過保留FDM法生成的表面肌理，成功創(chuàng)作“CSH”胸針作品[11]。當(dāng)然，打印坯品在未干燥之前也與傳統(tǒng)的拉制坯品一樣，具備一定的塑性，可通過捏、劃、刻、雕等手法進(jìn)行二次處理，使造型具有斷裂、刻畫、鏤空等裝飾效果。如美國Phillip Renato偏好通過后處理消除首飾表面的紋理，設(shè)計(jì)出鏤空結(jié)構(gòu)或復(fù)雜幾何形狀的作品，以凸顯3D打印特點(diǎn)和自己的設(shè)計(jì)風(fēng)格[12]。然而，3D打印更大的痛點(diǎn)來源于打印成形坯品在干燥與燒制過程中的收縮與意外形變。3D打印成形后，坯品內(nèi)部仍含有一定量水分，這部分水分必須排出，以免在燒結(jié)過程中由于大量水分吸熱汽化帶來能量損失與各種缺陷。但如果干燥的溫度、時(shí)間、速率等因素控制不好，將會(huì)導(dǎo)致干燥后的坯品發(fā)生收縮變形和開裂。這是因?yàn)榕髌繁砻嫠謸]發(fā)快，干燥收縮較大，坯品內(nèi)部水分由內(nèi)向外揮發(fā)逸出相對較慢，干燥收縮較小，這就造成了坯品內(nèi)外表面因收縮率差異而產(chǎn)生的應(yīng)力，如果應(yīng)力較大會(huì)使坯品開裂。與傳統(tǒng)拉坯或注漿所成坯品相比，打印坯品具有壁薄、外形復(fù)雜等特點(diǎn)。因此，在干燥過程中，應(yīng)考慮水分在坯品外表面、內(nèi)部及不同方向上蒸發(fā)不同速率，以免導(dǎo)致坯品在不同部位尺寸收縮、變形、裂紋等缺陷。為使坯品各處水分蒸發(fā)趨于同步，可選擇自然陰干和熱風(fēng)干燥相結(jié)合的聯(lián)合干燥法對打印坯品進(jìn)行干燥。自然陰干可讓坯品均勻干燥，熱風(fēng)干燥則可加快干燥速度，熱風(fēng)干燥時(shí)要注意避免坯品局部受熱；在干燥初期宜采用自然陰干方式，在干燥后期由于坯品剩余水分很少，不會(huì)有太大的收縮，可以采用熱風(fēng)干燥以加快干燥速度，提高生產(chǎn)效率。如果是打印有一定弧度或者較高的作品時(shí)，在打印成形過程中可用熱風(fēng)進(jìn)行熱塑固形，以防止?jié)褊韪嗯髌吩诔尚芜^程中發(fā)生坍塌變形。特別易變形的坯品還可采用真空冷凍干燥技術(shù)進(jìn)行干燥，即將坯品置于較低的溫度下(-50～0 ℃)冷凍后，在真空條件下，讓坯品中的水分直接從固態(tài)升華為氣態(tài)排出，該干燥技術(shù)在干燥過程中不受表面張力[13]，因此不會(huì)發(fā)生變形開裂等現(xiàn)象。

(5)燒成。將經(jīng)干燥及后處理(如打磨或雕刻)的打印坯品與常規(guī)拉坯制作的坯品一起裝入窯爐進(jìn)行燒成。在燒制內(nèi)部具有填充結(jié)構(gòu)的打印陶器時(shí)，需要在陶器底板制作通氣孔道使內(nèi)部氣體排出。燒成過程中，升溫速率、保溫時(shí)間和溫度是燒成的3大要素，升溫過快，晶粒長大也快，這不利于氣體的排出。保溫時(shí)間過長會(huì)引起晶粒異常長大。在確定坯體燒成工藝前，可利用熱失重-差示掃描量熱儀(TGA-DSC)對打印坭膏的熱特性進(jìn)行分析，以便精確找到水分和有機(jī)質(zhì)的熱分解溫度區(qū)間，以此制定燒成工藝曲線，控制燒成過程變溫速度，以避免出現(xiàn)炸坯現(xiàn)象。圖5為利用瑞士梅特勒-托利多公司TGA/DSC1型同步熱分析儀測出的經(jīng)過干燥的坭興陶3D打印坯品的TGA-DSC曲線。

圖5 坭興陶3D打印坯品的TGA-DSC曲線

由圖5可知，從室溫到1 000 ℃的升溫?zé)蛇^程中，總失重3.3%。其中失重較快的是室溫到100 ℃，在此溫度段存在一個(gè)吸熱峰，應(yīng)為坯品中自由水吸熱逸出，失重0.15%，原因是干燥完成后的生坯還殘存有自由水，需要在緩慢的升溫過程中將其蒸發(fā)，若升溫速率過快，水分揮發(fā)過快，易產(chǎn)生變形、開裂等缺陷；在240～520 ℃有多個(gè)吸熱峰，可能是坯品吸附的結(jié)構(gòu)水及極少量有機(jī)物因受熱而熱解并逸出，在520 ℃殘存水及有機(jī)物基本揮發(fā)完全。由此可知，燒成溫度一旦高于240 ℃，坯品中殘留結(jié)構(gòu)水會(huì)迅速揮發(fā)，所含的有機(jī)物也會(huì)迅速分解、氧化產(chǎn)生CO2和H2O，這些CO2和H2O又會(huì)立刻揮發(fā)，產(chǎn)生大量的空位，這些空位一部分形成孔隙，使產(chǎn)品密度降低，所以此溫度段仍須以較慢速度升溫，超過520 ℃不再出現(xiàn)明顯的吸熱峰。根據(jù)坯品熱特性曲線，可得到坭興陶3D打印坯品參考燒成曲線(見圖6)。

圖6 坭興陶3D打印坯品參考燒成曲線

2 擠出成形3D打印泥膏

2.1 泥膏成分與配制工藝

坭興陶氣壓擠出成形的首要條件是必須擁有與3D擠出打印機(jī)相匹配的打印材料(即泥膏)。打印泥膏的關(guān)鍵性能是細(xì)膩度、流變性和可塑性，這3個(gè)特性對坯品的密度、成形精度有很大影響，還影響坭興陶器的成品率。坭興陶屬地理標(biāo)志產(chǎn)品，是采用廣西欽州特有的白泥、紅泥這二種泥料按一定比例混合練泥而成[14]。白泥與紅泥主要物相有石英SiO2，伊利石KAl3Si3O10(OH)2·nH2O，高嶺石Al2O3·2SiO2·2H2O，鎂磁鐵礦石MgxFe3-XO4，紅泥還含有赤鐵礦Fe2O3及方解石CaCO3。坭興陶泥膏較為細(xì)膩，這與陶泥礦藏地的地質(zhì)特征有關(guān)。坭興陶泥膏最大特點(diǎn)為固相含量高、粘度低、成本低，且坭興陶礦物的物相組成基本上是親水性的，其所含的粘土本身就是一種永久性粘合劑，水既是溶劑也是粘合劑，不存在液相分離、膏體性能不穩(wěn)定等問題，采用以水為溶劑進(jìn)行泥膏制備可以獲得綠色環(huán)保的坭興陶生坯，該生坯有機(jī)物含量低，無須采取單獨(dú)的排膠預(yù)燒，可將排膠、燒成在一次燒結(jié)過程中完成，不但簡化了生產(chǎn)工藝程序，還縮短了坯體燒成時(shí)間，因此坭興陶泥膏是綠色環(huán)保、環(huán)境友好的打印材料。泥膏主要缺點(diǎn)是收縮性較大，可通過優(yōu)化練泥、配泥、干燥、燒成等工藝來解決收縮問題。配泥工藝流程為：白泥、紅泥礦石→露天陳腐→球磨成粉→過篩→配泥(白+紅)→攪拌淘洗(3～4次)→取漂漿過篩→醒泥發(fā)酵→真空練泥→泥膏[15]。由此配制所得泥膏，具備了作為3D打印材料的基本特性，即良好的細(xì)膩度、流動(dòng)性和可塑性。從試驗(yàn)得知，泥膏細(xì)膩度達(dá)到能過200目、濕度20%～40%基本符合要求。濕度太低，泥膏較硬，流動(dòng)性與可塑性均較差，需要過高的擠出氣壓，存在安全風(fēng)險(xiǎn)；濕度過高則泥膏流動(dòng)性太大，無法支撐坯品的形狀。泥膏制備與填裝過程還須注意將氣泡去除，氣泡的存在會(huì)在打印過程中發(fā)生崩裂，影響坯品的打印效果。

2.2 泥膏性能表征

白泥與紅泥配比對泥膏的打印性能有重要影響。白泥含量太少會(huì)使泥膏的粘度較小，打印時(shí)會(huì)出現(xiàn)溢流現(xiàn)象；白泥含量太多則會(huì)使打印的泥條力學(xué)性能變差，無法承受疊壓或拉伸變形，還可能會(huì)出現(xiàn)粘度太大而使噴嘴堵塞的現(xiàn)象。在合理的白泥紅泥配比基礎(chǔ)上，泥膏含水量則決定了其流動(dòng)性。傳統(tǒng)坭興陶拉坯工藝主要通過控制含水量來控制泥膏的流動(dòng)性，但在3D打印過程中，較高的含水量會(huì)導(dǎo)致多種問題，如較高的孔隙率、較低的力學(xué)強(qiáng)度、較高的變形率等。為了更好的流動(dòng)性而提高含水量的做法并不完全適用于3D打印泥膏?？煽紤]選用高效減水劑以便在保證力學(xué)強(qiáng)度的前提下提高泥膏的流動(dòng)性以減少收縮率[16]。白泥、紅泥配比及含水量對泥膏流動(dòng)度影響的測試方法，目前尚無相關(guān)的測試標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，若采用測試粘度的方法來測試泥膏的流變性能，因泥膏固含量達(dá)到60%以上，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)根本無法進(jìn)行測定。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，借助GB/T 2419-2005《水泥膠砂流動(dòng)度測定方法》可順利地實(shí)現(xiàn)對泥膏流動(dòng)度的測定[17]。將待測試泥膏分兩層裝入試模并按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法搗勻，然后將截錐圓模向上輕輕提起并立刻開動(dòng)電動(dòng)跳桌，以1次/s的頻率，10 mm的振幅振動(dòng)(25±1)s，即可測得泥膏流動(dòng)度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，流動(dòng)度在100～170 mm的泥膏能順利從不同內(nèi)徑噴嘴擠出，可滿足3D打印對泥膏流動(dòng)性的要求。

為了進(jìn)一步改善泥膏的流動(dòng)性能，對于粘附力較差的泥料，可以考慮使用粘結(jié)劑等外加劑，通過外加劑的改性作用使泥膏具備優(yōu)異性能，在顆粒間產(chǎn)生膠結(jié)作用，從而適當(dāng)增加粘度，改善流動(dòng)性，保證3D打印正常進(jìn)行。常用的粘結(jié)劑有淀粉、糊精、羧甲基纖維素、阿拉伯樹膠等高分子物質(zhì)，在固相含量為55%～75%范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定固相含量及外加劑添加量，使打印泥膏的原料泥選擇更廣，以進(jìn)一步緩解泥興陶泥料資源可能出現(xiàn)短缺問題。

2.3 打印陶器質(zhì)量檢測

3D打印坭興陶的質(zhì)量主要通過測試收縮率、微觀形貌及內(nèi)部缺陷等3個(gè)方面進(jìn)行控制：

(1)收縮率測定。坭興陶燒結(jié)收縮率是指陶器制件燒成后的尺寸與干燥時(shí)的尺寸之差的百分比[18]，由于燒成窯爐、燒結(jié)條件、生坯制件的形貌尺寸等的影響，都有可能導(dǎo)致陶器收縮率發(fā)生變化，從而影響到燒成陶器的性能。因此，測定坭興陶3D打印制品的收縮率，有助于調(diào)整泥膏成分、打印工藝、燒成制度，減少因過大的尺寸收縮導(dǎo)致3D打印廢品的出現(xiàn)。

(2)微觀形貌測試。利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測不同影響因素下的坭興陶打印泥膏及燒成品的微觀形貌，分辨尺寸在十幾納米到上百微米。具體測試方法：用導(dǎo)電雙面膠將1 cm2大小的待測干燥泥膏或燒成品小塊碎片固定在SEM樣品臺(tái)上，真空噴金后置于電鏡下觀察樣品微觀形貌，用于指導(dǎo)坭興陶3D擠出成形整個(gè)工藝流程的優(yōu)化。

(3)超聲波檢測。坭興陶內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷可通過超聲波檢測發(fā)現(xiàn)，這是一種無損檢測方法[19]，可采用非金屬超聲波檢測儀(如NM-4A型)測定彈性模量來進(jìn)行分析。

3 結(jié)語與展望

坭興陶是千年窯火淬出的傳統(tǒng)工藝品，3D打印則是一項(xiàng)全新的增材制造技術(shù)，“坭興陶+3D打印”是藝術(shù)與技術(shù)的跨界組合，該組合為參與的兩方帶來了更加精彩的前景。合理利用3D打印獨(dú)特制作而非批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，可讓不同造型的個(gè)性化定制更容易實(shí)現(xiàn)，而坭興陶古老的工藝特點(diǎn)與文化內(nèi)涵可以提供更具特色的制作體驗(yàn)與外觀欣賞；坭興陶泥料相對于其他陶泥具有更為明顯的細(xì)度優(yōu)勢，坭興陶坯品燒成后所呈現(xiàn)的千姿百態(tài)的窯變色，與追求時(shí)尚多變的年青人審美情趣相吻合。雖然氣壓擠出成形技術(shù)在坭興陶3D打印造型上取得了突破，但要想完全顛覆傳統(tǒng)制陶文化與工藝，要走的路還很漫長。未來3D打印技術(shù)與坭興陶制造工藝的融合可以從以下兩個(gè)方向著力。

(1)打印材料與打印技術(shù)系統(tǒng)優(yōu)化。擠出成形坭興陶3D打印是以欽州特有的白泥與紅泥為基礎(chǔ)制作的泥膏作為打印材料的，在打印造型完成之后，還要進(jìn)行干燥、燒成等處理，在干燥及燒成過程中存在著與傳統(tǒng)成形一樣的收縮，對于非圓弧的多棱角造型的打印陶器，更易因收縮應(yīng)力而發(fā)生變形或開裂，因此，要突破燒結(jié)時(shí)棱角造型的陶器殘余應(yīng)力消除這一技術(shù)難題，可考慮配制免燒泥膏，使打印出的造型即為最終產(chǎn)品；還可研發(fā)出系列低收縮率打印泥膏，以便能制作出不同大小、不同外觀的3D打印珍品，結(jié)合坭興陶產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，將3D打印泥膏商品化，同時(shí)與不同規(guī)格(噴嘴)的打印機(jī)進(jìn)行匹配，研究制訂擠出成形坭興陶3D打印技術(shù)與打印泥膏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)范，以便使3D打印的坭興陶能規(guī)范化推廣應(yīng)用。

(2)打印器形創(chuàng)意與著作權(quán)保護(hù)。坭興陶3D打印技術(shù)在坭興陶產(chǎn)業(yè)的成功實(shí)踐，不僅取決于產(chǎn)業(yè)規(guī)模，更取決于創(chuàng)意。如果不能給予創(chuàng)意作品及時(shí)有力的著作權(quán)保護(hù)，模仿者便可以輕而易舉地快速在市場上推出類似產(chǎn)品，創(chuàng)作者競爭優(yōu)勢的獲得和保持將變得前所未有的困難。優(yōu)秀的坭興陶3D創(chuàng)意作品，從數(shù)字模型的設(shè)計(jì)到建立，需要花費(fèi)創(chuàng)作者大量的時(shí)間及體驗(yàn)，當(dāng)一個(gè)作品最終打印完成之后，作者所享受的著作權(quán)的保護(hù)不應(yīng)僅僅只是最后完成的作品，如果對建模、切片等處理所形成的打印文件保護(hù)不周全，可能會(huì)出現(xiàn)大量山寨品，這不僅是對原創(chuàng)作者權(quán)益的侵犯，也構(gòu)成了對整個(gè)行業(yè)的沖擊?？蓮?個(gè)方面進(jìn)行保護(hù)：①打印的創(chuàng)意作品進(jìn)行“畫龍點(diǎn)睛”式的再創(chuàng)作，植入創(chuàng)作者人文情感及印記，如手工雕刻裝飾、簽名等，使每一件作品均具有唯一性，也使山寨作品僅形似而無神韻，提升3D打印作品的藝術(shù)價(jià)格；②建立與坭興陶3D打印相適應(yīng)的著作權(quán)保護(hù)法，在大師創(chuàng)意作品權(quán)益保護(hù)與普惠作品公眾體驗(yàn)權(quán)益保護(hù)之間找到平衡點(diǎn)，有選擇性地將坭興陶3D打印珍品及相應(yīng)的模型打印數(shù)據(jù)進(jìn)行著作權(quán)保護(hù)，使3D打印在坭興陶行業(yè)中得到更為規(guī)范與可持續(xù)的發(fā)展。