【解析】基于擠出工藝的陶瓷零件增材制造及其關(guān)鍵技術(shù)

陶瓷或者金屬基復(fù)合陶瓷具有高硬度、高耐磨性、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好等性能，在航空、航天、機(jī)械、電子、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。陶瓷零件的成形方法如注漿成形、模壓成形、熱壓鑄成形等無(wú)法擺脫模具的制約，生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高。如果采用機(jī)械加工方法，又由于陶瓷材料極高的硬度、良好的耐磨性和耐腐蝕性以及脆性大等特點(diǎn)，使得加工成本高昂和加工效率低下。成形工藝對(duì)陶瓷零件尤其是復(fù)雜形 狀陶瓷零件的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用形成了極大的制約。

增材制造技術(shù)的出現(xiàn)為復(fù)雜形狀陶瓷零件的成形提供了有效的解決方案。 增材制造技術(shù)，是依據(jù)三維CAD建模通過(guò)材料逐層添加堆積而直接獲得實(shí)體零件的技術(shù)，也稱“快速成形技術(shù)”、“固體自由成形”、“3D打印技術(shù)”等。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，AM技術(shù)不需模具和特殊夾具、制造速度快、在一臺(tái)設(shè)備上可制造出任意復(fù)雜形狀的零件，該技術(shù)解決了傳統(tǒng)工藝中許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的制造問(wèn)題，在各領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)展前景廣闊[1]。 目前已經(jīng)商業(yè)化的增材制造技術(shù)多達(dá)幾十種，但是能夠用于陶瓷生產(chǎn)的工藝較少，典型的工藝有：利用紫外光固化光敏樹脂基陶瓷漿料的立體光刻成形工藝（ SL）、利用激光燒結(jié)覆膜陶瓷粉的激光選區(qū)燒結(jié)成形工藝（SLS）、熱壓粘接陶瓷薄膜材料的分層實(shí)體成形工藝(LOM)、利用有機(jī)粘結(jié)劑粘接陶瓷粉末的三維打印成形工藝等。在面向陶瓷零件制造的增材制造工藝中，基于陶瓷漿料或者膏體擠出而開發(fā)的增材制造技術(shù)最實(shí)用靈活，工藝方法也最多。

本文主要闡述了基于擠出技術(shù)的增材制造技術(shù)的技術(shù)原理和特點(diǎn)，并對(duì)其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了綜述。

1 基于擠出工藝的陶瓷零件增材制造技術(shù)原理及特點(diǎn)
在目前開發(fā)的陶瓷零件增材制造技術(shù)中，有一類技術(shù)的成形過(guò)程主要利用了陶瓷漿料或者膏體擠出工藝，這類技術(shù)將陶瓷材料的擠出技術(shù)與分層堆積原理相結(jié)合，改變了單純的擠出過(guò)程只能夠成形具有等截面尺寸的管材、片材和線材等的特點(diǎn)，而能夠進(jìn)行復(fù)雜形狀的陶瓷零件的制造。

1.1 FDC工藝
FDC是由FDM(Fused Deposition Modeling)技術(shù)發(fā)展而來(lái)。FDM是以熱塑性絲狀材料（如ABS、聚丙烯等）為原料，絲狀材料由液化器熔化后經(jīng)擠出口擠出，并根據(jù)所要制造零件的CAD分層數(shù)據(jù)，逐條線、逐個(gè)層的堆積出零件。在FDC中，通常將陶瓷粉體與有機(jī)粘結(jié)劑相混合，經(jīng)擠出機(jī)或毛細(xì)管流變儀做成絲，經(jīng)過(guò)擠出體的逐層堆積后，獲得陶瓷件生坯，然后通過(guò)粘結(jié)劑的去除和陶瓷生坯的燒結(jié)，最終得到較高致密度的陶瓷零件。其原理如圖1所示。

FDC工藝用簡(jiǎn)單的擠出頭加熱來(lái)完成擠出細(xì)絲的平面成形與立體堆積，維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低。絲材更換和保存容易，不會(huì)在設(shè)備中或附近形成粉末或液體污染，更 重要的是，可以通過(guò)引入不同的陶瓷粉末獲得種類多樣的絲材。存在的問(wèn)題是絲材制造工藝較復(fù)雜，后期脫膠和燒結(jié)過(guò)程中有機(jī)粘結(jié)劑會(huì)影響燒結(jié)過(guò)程和陶瓷零件質(zhì)量。 為了擴(kuò)大選材的范圍，丹麥技術(shù)大學(xué)的Anna Bellini和德雷塞爾大學(xué)的Lauren Shor[7]研發(fā)了一種新的FDM成形系統(tǒng)，稱作MED（mini extruder deposition）。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的基于絲材的FDM成形工藝不同，它是采用顆粒狀的物料作為成形材料，而不必將成形材料預(yù)先制成絲材。這不僅擴(kuò)大了材料的選用范圍，而且縮短了整個(gè)成形周期。

1.2 FDMM工藝
傳統(tǒng)的FDC成形系統(tǒng)，每一層最多只能沉積兩種物質(zhì)。為了制造多組分的復(fù)合陶瓷制件，羅格斯大學(xué)開發(fā)了FDMM系統(tǒng)。FDMM成形系統(tǒng)，每層可以沉積多至四種不同的物質(zhì)。在該系統(tǒng)中，每種物質(zhì)擁有一個(gè)獨(dú)立的沉積裝置，不同的沉積裝置根據(jù)制件的設(shè)計(jì)要求，在系統(tǒng)的控制下按要求交替進(jìn)行物質(zhì)的沉積，從而得到不同物質(zhì)復(fù)合而成的陶瓷制件。用FDMM系統(tǒng)制造了用于微波系統(tǒng)的三維PBG結(jié)構(gòu)，以ICW-06蠟為支撐，氧化鋁漿料為擠出材料，制造過(guò)程如圖2所示，去除蠟并燒結(jié)后，可獲得所需要的PBG單元結(jié)構(gòu)。

1.3 Robocasting工藝
美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Robocasting工藝用于制造陶瓷零件的過(guò)程是：將裝在注射器中的陶瓷漿料和交聯(lián)劑分別安裝在robocasting設(shè)備上（圖3），然后注入混合室并在混合室里混合均勻，再通過(guò)擠出頭擠出沉積工作臺(tái)上，工作臺(tái)在XY平面方向的移動(dòng)形成陶瓷漿料層片，工作臺(tái)逐層向下移動(dòng)就可以堆積成三維陶瓷濕坯，經(jīng)脫膠和燒結(jié)后獲得陶瓷零件。每個(gè)注射器安裝有冷卻旋管，以防止成形物料在混合室里產(chǎn)生凝膠化。為了加速陶瓷漿料沉積層片的凝膠化，在成形過(guò)程中工作臺(tái)安裝有加熱裝置。通過(guò)這種方法得到的陶瓷制件，顆粒堆積均勻，宏觀缺陷較小，并且沒(méi)有微觀上的缺陷。

1.4 SME工藝
美國(guó)康涅狄格大學(xué)開發(fā)的SME工藝用水基牙科陶瓷漿料數(shù)字化制造義齒。Jiwen Wang等人自主設(shè)計(jì)并制造了一臺(tái)SME設(shè)備，該設(shè)備主要由三部分組成：電動(dòng)缸和檢測(cè)擠出壓力的精密壓力傳感器；運(yùn)動(dòng)部件，主要 注：1.注射器口 2.混合室 3.擠出口 4.陶瓷漿料

有X-Y方向運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)和Z方向運(yùn)動(dòng)的升降臺(tái)；三個(gè)用來(lái)裝載和擠出陶瓷漿料的微擠出頭，它們的擠出頭直徑從100～800 μm不等。該設(shè)備使用一臺(tái)可以對(duì)STL文件進(jìn)行讀取和進(jìn)行切片處理的計(jì)算機(jī)，并將位置控制信號(hào)和擠出控制信號(hào)通過(guò)多軸運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)送給設(shè)備，并控制制造平臺(tái)在X、Y和Z方向的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)SME制造的牙齒，在尺寸和形狀上可以很好的與牙齒數(shù)字模型相匹配，燒結(jié)以后在X、Y、Z方向上收縮均勻。從計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的牙齒模型到制造出一顆陶瓷義齒僅僅需要30 min的時(shí)間，從而可以為牙病患者提供更快、更好、更經(jīng)濟(jì)的牙齒修復(fù)。圖4為SME工藝原理示意圖。

河北工業(yè)大學(xué)Dongbin Zhu等人在SME基礎(chǔ)上開發(fā)了selective slurry extrusion工藝，可以成形雙相物質(zhì)的陶瓷制件[11]。Selective slurry extrusion設(shè)備（圖5）由運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和擠出系統(tǒng)兩部分組成。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（e）通過(guò)計(jì)算機(jī)（f）由多軸運(yùn)動(dòng)控制卡控制的步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)，擠出系統(tǒng)是由通過(guò)高壓空氣泵（d）驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)擠出頭（a）所組成，并通過(guò)電磁閥（b）和氣壓調(diào)節(jié)器（c）來(lái)控制擠出頭的啟/停和壓力的調(diào)節(jié)。該設(shè)備可以成形雙相物質(zhì)的陶瓷，其中一種物質(zhì)可以制作支撐，從而能構(gòu)建結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的陶瓷零件。

1.5 MJS 工藝
MJS工藝是由德國(guó)的應(yīng)用研究的領(lǐng)導(dǎo)組織機(jī)構(gòu)“The Fraunhofer-Gessellschaft”開發(fā)的。MJS工藝示意圖見 圖5 Selective slurry extrusion工藝原理圖圖6，可以生產(chǎn)金屬和陶瓷部件。它采用粉末與粘結(jié)劑的混合物作為物料，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制下的擠出頭擠出部件的每一層。用于MJS工藝生產(chǎn)的設(shè)備的主要組成部件包括：計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)控制的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、帶有擠出頭和牽引系統(tǒng)的物料加熱室和相應(yīng)的輔助設(shè)備。用于MJS工藝的物料可以是粉體、顆�；蛘呤嵌贪魻钗锪�，擠出口的直徑為0.5～2.0 mm。Koch等人利用MJS工藝制造了孔結(jié)構(gòu)的載體框架，孔的尺寸在300～400 μm，并且支持人骨組織的內(nèi)部生長(zhǎng)。

1.6FEF工藝
上述介紹的這些增材制造技術(shù)一般先將陶瓷粉體與有機(jī)粘結(jié)劑混合，再用擠出方法制作出毛坯后進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)過(guò)程對(duì)環(huán)境污染較明顯且影響陶瓷零件燒結(jié)質(zhì)量。而FEF工藝所使用的材料為水基陶瓷膏體，只含有少量有機(jī)添加劑，陶瓷零件的增材制造過(guò)程更加綠色。FEF技術(shù)的工作原理和工作系統(tǒng)如圖8所示。首先將水基陶瓷膏體裝載入料筒中，通過(guò)計(jì)算機(jī)將控制指令傳達(dá)到擠出電機(jī)，并驅(qū)動(dòng)擠出桿下移推動(dòng)料筒中膏體按照設(shè)定速度擠出，按照二維截面數(shù)據(jù)，堆積在工作臺(tái)上。由于工作環(huán)境在冷凍環(huán)境下，水基擠出體不用有機(jī)粘結(jié)劑也可迅速固化成形，從而提高了膏體的成形性能，避免了因變形而形成的缺陷。擠出體逐層堆積，直至完成所需成形的三維陶瓷制件。

1.7PED工藝
Wang等人在德雷塞爾大學(xué)開發(fā)了一項(xiàng)用于制造三維支架的成形系統(tǒng)，稱作Precision Extruding Deposition[14]。PED與傳統(tǒng)的FDM工藝的不同之處主要在于PED系統(tǒng)可以將成形物料直接擠出而不必預(yù)先將其制成絲狀。該系統(tǒng)的工作原理是：將成形物料通過(guò)與兩個(gè)相互獨(dú)立的熱電偶相連的帶式加熱器加熱成熔融態(tài)，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)的精密螺桿將其擠出成形制件。他們運(yùn)用該系統(tǒng)制造了PCL支架并測(cè)試了其性能，通過(guò)PED制造的PCL支架結(jié)構(gòu)緊湊，孔的大小可控且相互連通，具有良好的醫(yī)學(xué)特征和生物相容性。 圖7 Precision Extruding Deposition工藝原理圖 FEF所用膏體材料以水為陶瓷粉體主要的分散劑和粘結(jié)劑，除燒結(jié)時(shí)環(huán)境友好外，還以其高固相含量有利于得到高致密度的陶瓷制件。FEF工藝不僅具有其他快速成形技術(shù)的生產(chǎn)周期短、成形精度高、能夠加工復(fù)雜陶瓷制件的優(yōu)點(diǎn)，還解決了環(huán)境污染、制件致密程度不足、脫脂速度慢等問(wèn)題。

2 基于擠出工藝的陶瓷零件增材制造技術(shù)中
所涉及的關(guān)鍵技術(shù)
2.1擠出材料
擠出材料是擠出成形的前提，也是擠出成形重要的 一部分。擠出材料的流變性能和工藝性能對(duì)整個(gè)成形過(guò)程都有著顯著的影響。陶瓷材料要想以擠出的方式來(lái)成形零件，必須使粉末能夠產(chǎn)生流變：可以通過(guò)將陶瓷粉末與高聚物相混合，高溫下加熱至熔融狀態(tài)，從而獲得具有流變性的熔體；也可以在常溫下向陶瓷粉末中加入一定量的溶劑和其他物質(zhì)，配制成膏體或漿料。熔融狀態(tài)的陶瓷材料在成形過(guò)程中需要加熱裝置和溫控裝置，這樣勢(shì)必會(huì)提高整個(gè)成形裝置的復(fù)雜性和控制的難度。
陶瓷膏體和漿料是在常溫下配制而成，成形時(shí)不需要加熱裝置和溫控裝置，不僅簡(jiǎn)化了整個(gè)成形設(shè)備，還減少了影響成形質(zhì)量的溫度因素，使成形控制變得更容易。陶瓷成形后進(jìn)行燒結(jié)，希望得到致密度大，收縮較小的制件，這樣就希望成形材料具有盡可能高的固相含量，于是人們更加關(guān)注于固相含量更高的陶瓷膏體的開發(fā)和制備。 近幾年發(fā)展起來(lái)的用于凝膠化擠壓成形的漿料，成分均勻，脫脂速度快。Prabhakaran等人通過(guò)在氧化鋁-聚丙烯酸酯漿料中加入醋酸酐，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻�、具有剛性可擠壓的粘稠漿料 。Davies J等人則通過(guò)原位 凝膠化使高固相含量的漿料具有適合于擠出成形的流變 特性 。但是凝膠體系的剛性不足，存在成形坯體強(qiáng)度低、 易變形的缺點(diǎn)。

Extrusion freeforming(EFF)工藝是美國(guó)的 Stratasys 公司對(duì)FDM和 FDC設(shè)備進(jìn)行改裝后用于陶瓷零件成形的工藝，用于擠出成形的原材料是通過(guò)將聚合物、蠟、增塑劑以及陶瓷粉末混合在一起制備出來(lái)的[18]。所成形的零件具有良好的尺寸公差和顯微結(jié)構(gòu)。 美國(guó)康涅狄格大學(xué)的SME工藝所嘗試的牙科陶瓷材料為（wt%）： 63.40% SiO2、16.70% Al2O3、1.50% CaO、0.80% MgO、3.41% Na2O、14.19% K2O，水基漿料中的固相含量為40～45vol.%。制得具有適中粘度且呈假塑性狀態(tài)的漿料，在低壓條件下就可以將漿料擠出并成形牙齒毛坯。陶瓷牙齒經(jīng)干燥后表現(xiàn)出較好的收縮一致性，且燒結(jié)后牙齒的顯微結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)成形方法的顯微結(jié)構(gòu)是一致的。 美國(guó)密蘇里科技大學(xué)采用水基陶瓷膏體作為FEF工藝的成形材料。該陶瓷膏體固相含量高達(dá)50～55%，有機(jī)粘結(jié)劑含量較少，擠出過(guò)程中表現(xiàn)出良好的擠出行為，后期干燥和燒結(jié)過(guò)程污染小，是環(huán)境友好型材料。采用FEF工藝用水基陶瓷漿料結(jié)合擠出冷凍成形成功制作了Al2O3、ZrB2、13-93生物活性玻璃等材料的陶瓷零件  。

蘭 州理工大學(xué)也對(duì)用于FEF工藝的膏體進(jìn)行了研究并成功開發(fā)出水基Al2O3和ZrB2膏體，并對(duì)其擠出性能進(jìn)行了研究。 陶瓷粉末在用于擠出成形時(shí)需要和其他分散劑或者粘結(jié)劑等添加劑進(jìn)行混合，以漿料或者膏體的形式進(jìn)行擠出堆積成形。目前陶瓷漿料或者膏體中添加劑多為有機(jī)物，還有一些增材制造工藝使用水基材料。擠出用陶瓷漿料或者膏體的配制體系為其帶來(lái)了很大的靈活性，針對(duì)不同的用途在體系中加入相應(yīng)的陶瓷粉末即可，這 種材料的靈活性和多樣性為基于擠出的增材制造工藝提供了極大技術(shù)適用性，成為材料種類最多和應(yīng)用范圍最廣的一類陶瓷零件增材制造工藝。目前在擠出材料研究領(lǐng)域一方面要繼續(xù)開發(fā)更多種類的陶瓷漿料和膏體，另一方面要深入研究漿料和膏體的擠出工藝性能，進(jìn)一步優(yōu)化成形過(guò)程、制件質(zhì)量和材料利用率。另外，還要提高陶瓷膏體的固相含量，以增加成形陶瓷胚體的致密度，減小燒結(jié)收縮率。

2.2 擠出方式
擠出機(jī)是基于擠出的增材制造工藝的關(guān)鍵部件。擠出機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和擠出方式的選擇，直接關(guān)系到成形過(guò)程能否順利進(jìn)行，以及陶瓷零件的質(zhì)量。擠出機(jī)的擠出方式分為：螺桿式擠出、氣壓式擠出和柱塞式擠出。 螺桿式擠出是通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺桿對(duì)陶瓷漿料或者膏體的剪切推力將其擠出的過(guò)程。螺桿式擠出最大的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)材料的連續(xù)進(jìn)給，但是螺桿式擠出采用的是材料入口敞開設(shè)計(jì)，若材料粘度太低會(huì)自行流出，擠出過(guò)程精確控制困難。普通螺桿擠出成形系統(tǒng)還需要解決的一個(gè)主要問(wèn)題是擠出流量的穩(wěn)定性。此外，在擠出過(guò)程結(jié)束以后，會(huì)有大量的陶瓷膏體粘著在擠出的螺桿上面，這不僅給擠出機(jī)的清理工作帶來(lái)困難，且造成材料的浪費(fèi)。

基于螺桿式擠出方式的快速成形工藝有Robocasting工藝、PED工藝、用于制造骨組織載體框架的低溫?cái)D出快速成形工藝等。 氣壓式擠出是以壓縮氣體產(chǎn)生的壓力作為驅(qū)動(dòng)力的擠出方式。氣壓式擠出是一種潔凈的擠出方式，對(duì)成形物料沒(méi)有污染，適合于生物產(chǎn)品的制造�；�于氣壓式擠出方式的快速成形工藝有SME工藝、SSE工藝等。 基于擠出技術(shù)的陶瓷零件增材制造工藝大多采用的是柱塞式擠出方式。柱塞式擠出是以柱塞的機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力作為驅(qū)動(dòng)力。柱塞式擠出機(jī)因柱塞正向位移產(chǎn)生的均勻穩(wěn)定的高壓和整個(gè)過(guò)程中很小的剪切、摩擦效應(yīng)而充分發(fā)揮了它的優(yōu)點(diǎn),制品的質(zhì)量較好�；�于柱塞擠出方式的快速成形工藝有FDC工藝、MJS工藝、FEF工藝等。

2.3 擠出過(guò)程控制
基于擠出的陶瓷零件的3D打印成形工藝要想成形復(fù)雜的精密陶瓷零件，必須對(duì)擠出過(guò)程進(jìn)行合理的控制。 陶瓷零件是擠出體在平臺(tái)上沿分層數(shù)據(jù)掃描沉積并逐層堆積而成的。常用的掃描方式有往返直線掃描、分區(qū)掃描、分形掃描和環(huán)形掃描。往返直線掃描數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單可靠，容易實(shí)現(xiàn)，但是在掃描過(guò)程中，隨著零件復(fù)雜程度的增加，啟停次數(shù)和空行程也會(huì)增加，另外，每層掃描線的方向相同，收縮應(yīng)力方向一致，零件容易變形。分區(qū)掃描的掃描頭掃描至邊界即回折反向填充同一區(qū)域，并不跨越型腔部分，只有從一個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)區(qū)域時(shí)，才會(huì)快速跨越。由于不需要頻繁跨越型腔，減少了啟停次數(shù)和空行程的長(zhǎng)度，但對(duì)于一些薄壁零件仍存在頻繁跳躍情形，并且同一區(qū)域內(nèi)掃描線方向一致，容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。分形掃描方式對(duì)減小制件變形、殘余應(yīng)力更為有利，但是掃描速度慢、精度不高且具有平行線掃描頻繁跨越型腔的缺點(diǎn)。

環(huán)形掃描的掃描頭啟停次數(shù)較少，空行程也是極少的，由于掃描線不斷地改變方向，使掃描線的收縮量減小，內(nèi)應(yīng)力方向分散，但輪廓平行路徑規(guī)劃要計(jì)算偏置曲線，且要去除偏置中產(chǎn)生的多余環(huán)，進(jìn)行大量的有效性測(cè)試，算法效率不高。 陶瓷漿料或者膏體擠出過(guò)程的主要工藝參數(shù)有擠出速度、擠出頭尺寸和擠出頭的掃描速度等，這些工藝參數(shù)對(duì)陶瓷毛坯質(zhì)量的影響不是相互獨(dú)立的，而是相輔相成的，要想得到一個(gè)高質(zhì)量的零件，這些工藝參數(shù)之間的配合必須合理得當(dāng)。Jiwen Wang等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了擠出頭的臨界高度hc與擠出頭直徑Dn、擠出速度Vd和擠出頭掃描速度vn之間的關(guān)系 要想避免過(guò)堆積和欠堆積，獲得尺寸精度高，質(zhì)量好的成型制件，擠出頭高度應(yīng)該等于臨界擠出頭高度。 陶瓷漿料或者膏體在擠出成形過(guò)程中，由于每個(gè)層片并非完全是一個(gè)“完整無(wú)缺”的層片，大多數(shù)的層片會(huì)出現(xiàn)中空或者是分離的幾個(gè)面片，這樣在擠出掃描過(guò)程中就不會(huì)是一次連續(xù)性擠出，而是“擠出-停止-擠出”的非連續(xù)過(guò)程。

在“擠出-停止”的過(guò)程中，由于前期擠壓力的作用，材料會(huì)受到一定程度的壓縮，在內(nèi)部累積起一定的壓力，當(dāng)外力撤去以后，在內(nèi)部累積壓力的作用下，料筒內(nèi)的材料仍會(huì)繼續(xù)從擠出頭流出，這就是“流涎”現(xiàn)象。如果在成形過(guò)程中，流涎現(xiàn)象不能夠得到很好的控制的話，將會(huì)出現(xiàn)材料的浪費(fèi)，成形件精度的降低，后處理困難，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)廢品。美國(guó)密蘇里科技大學(xué)采用“擠出桿回抽”的方式來(lái)使擠出裝置能夠按要求及時(shí)停止擠出，控制膏體的流涎 。蘭州理工大學(xué)在進(jìn) 行膏體擠出時(shí)，也采用了擠出桿回抽的方式實(shí)現(xiàn)陶瓷漿 料或者膏體擠出的及時(shí)停止  。清華大學(xué)在用于骨組織 工程材料低溫噴射成形設(shè)備中，直接通過(guò)控制軟件實(shí)現(xiàn)起停補(bǔ)償功能、通過(guò)螺桿的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)材料噴出的開關(guān)控制和起停補(bǔ)償。擠出過(guò)程能夠按要求及時(shí)的啟動(dòng)和停止，對(duì)于成形復(fù)雜結(jié)構(gòu)和帶有尖角特征的陶瓷零件是有利的。

3 結(jié)語(yǔ)
增材制造技術(shù)非常適合于結(jié)構(gòu)復(fù)雜和難加工陶瓷零件的制造，其制造周期短、材料利用率高，應(yīng)用前景廣闊，成為制造業(yè)的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)。擠出工藝具有靈活方便的特點(diǎn)，是陶瓷零件加工的主要方法之一�；�于擠出工藝的陶瓷零件增材制造技術(shù)以較低的成本、可適用材料廣泛、工藝容易控制等特點(diǎn)，為多種陶瓷零件的制造提供了有效的方法，尤其適合于形狀復(fù)雜的零件，發(fā)展前 景廣闊。今后應(yīng)在新工藝開發(fā)、材料應(yīng)用、設(shè)備和軟件開發(fā)、工藝精確控制、使用范圍等方面進(jìn)一步深入研究。

編輯：南極熊
作者：翟亞楠，劉洪軍，秦寶宏，李 燁 （蘭州理工大學(xué) 省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

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