康友伟，刘鑫宇，聂子杰

（武汉理工大学 机电工程学院，湖北 武汉 430070）

作为陶瓷总产量最多的国家，中国的陶瓷行业对环境的破坏日益严峻。据文献[1]所知，我国每年生产陶瓷消耗矿物原料超1.24亿吨，消耗标煤超3 440万吨。此外，全国陶瓷废弃物的每年产量大约为1 000万吨[2]。但现有的回收利用废陶瓷的工艺效益低下，限制了废陶瓷的再利用，而随着增材制造技术的发展，为陶瓷行业提供了新的方向。

对此，本文设计了一种新型的双喷头挤出式3D打印机，实现了对废弃陶瓷的再利用，节省了资源，减少了对环境的破坏，同时促进了陶瓷3D打印的发展，有助于陶瓷产业朝着高端、绿色的方向转型升级。

1 制备打印材料

溶剂型陶瓷材料挤出成型有机系统具有脱除粘结过程用时短、易于使用的优点，是最常用的挤出成型陶瓷材料的类型。本文根据典型的粘结剂体系，采用水作为溶剂，甲基纤维素作为粘结剂，甘油作为增塑剂，硼酸作为表面活性剂制备粘结剂。试验中向56 g纯水中分别加入25 g甲基纤维素、13 g甘油和6 g硼酸，用玻璃棒搅拌均匀直至形成均匀混合的溶液。分批次添加废瓷粉至上述浆料中并缓慢搅拌，每次加入10 g，调制出具有一定流动性的陶瓷膏体，并记录加入废瓷粉的次数以便计算膏体的固相含量。

在成型过程中，向注射器中倒入陶瓷膏体并挤压，使陶瓷膏体从注射器口挤出并在玻璃板上固化，干燥一段时间直至成型。对于不同固含量的陶瓷膏体，观察成型后的陶瓷外表形态，判断是否成型、有无裂纹和缺陷，切割后观察内部形态，判断是否有孔洞和间隙，得出试验结论并记录。……