水泥工藝品3D打印成型工藝及材料特性研究

陳嘉奇，崔坤騰，張 帆，涂一文，陳健龍

(1.中山市武漢理工大學(xué)先進(jìn)工程技術(shù)研究院 材料分析測(cè)試中心，廣東 中山 528400;2.武漢理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，湖北 武漢 430070)

水泥基材料是指以硅酸鹽水泥為基體材料，以纖維為增強(qiáng)體，加入填料、化學(xué)助劑和水經(jīng)復(fù)合工藝制成的復(fù)合材料[1]。水泥基材料成漿時(shí)具有流動(dòng)性、粘聚性、可塑性等特點(diǎn)，水化和硬化后具有一定強(qiáng)度和表面質(zhì)感，材料從成漿到開始硬化時(shí)間具有一定時(shí)間間隔，有利于材料的造型[2-3]。

水泥工藝品是利用水泥基材料成漿可塑、水化和硬化具有強(qiáng)度和表面材質(zhì)質(zhì)感的特點(diǎn)，通過(guò)手工或機(jī)器將水泥基材料加工而成的有藝術(shù)和觀賞價(jià)值的產(chǎn)品。水泥工藝品將材料工藝與美學(xué)設(shè)計(jì)相結(jié)合，創(chuàng)造出新型的工藝產(chǎn)品，滿足人們的個(gè)性化需求。水泥工藝品具有安全舒適、環(huán)保耐用等特點(diǎn)，且在造型、表面質(zhì)感和肌理、色彩等方面的卻有較高要求[4]。

傳統(tǒng)的水泥工藝品采用模具預(yù)制成型法，先完成模具制作后澆筑水泥基材料，待水泥基材料凝結(jié)硬化后進(jìn)行脫模，成品進(jìn)行清洗、打磨等后處理。傳統(tǒng)的水泥工藝品成型方法工序流程復(fù)雜，人工操作多，對(duì)工人的熟練程度有較高要求，工藝品制作過(guò)程中易出現(xiàn)瑕疵[5]。

3D打印技術(shù)是一種可以用于新興水泥制品快速成型的技術(shù)。該技術(shù)將水泥基材料作為3D打印材料，3D打印機(jī)讀取數(shù)字模型后直接打印成型，實(shí)現(xiàn)水泥制品的快速造型，一定程度上克服了模具預(yù)制成型法的缺點(diǎn)[6-7]?！?br>