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3D打印技术对人造石行业的影响

来源：发布时间：2020-09-21 点击量：3875

最近几年，人造石在工程装饰领域的应用崭露头角，给人们带来了新的希望。确实，如果完全按照传统的模式，只是靠生产板材求生存，已经是步履艰难，而3D打印技术的出现，改变了这一现状。

3d打印

第一、既然是艺术，就必然具有个性化和独特性，因此，在工程装饰领域，人造石就完全摆脱了传统板材的同质化特性，而个性化的差异性往往就会带来较高的附加值。正因为如此，已经有越来越多的传统人造石板材生产企业开始涉入这个领域，板材厂加工程公司的模式正在成为这个行业的一股新潮。目前的工程装饰过程大致经过六个阶段，首先，由艺术设计师进行造型设计，以目前的电子化设计手段而已，已经完全能够设计出3D规格尺寸图以及彩色效果图；其次，人造石工程公司根据设计图纸首先进行石膏模具的制作，通过不断修改石膏模具来尽最大可能接近设计规格和尺寸要求。

第二、对石膏模具进行分段分解，目的是将大尺寸制品分解成易于生产、易于运输和易于安装的小尺寸部件；第四，石膏模定型以后，在石膏模上翻制玻璃钢模具，成为后面生产的工作母模；第五，在玻璃钢模具上生产人造石异形分段部件；第六，将各个分段部件运抵工程现场进行拼接安装，并对安装后的整体造型进行后处理。除此之外，对于某些弯曲度要求不大的部件，可以直接通过对人造石板材加热弯曲的方法达到造型的目的，由于板材特性的不同，目前这部分造型材料多使用易于受热弯曲的热塑性亚克力板。这种工艺过程虽然能够保证在大体上符合工程设计的要求，但是却存在着几个致命的缺陷。首先，无论是石膏模的制作还是玻璃钢模的制作，都难免会产生偏差，尤其是玻璃钢模具存在变形的问题，因此，最终的产品经过拼接以后就会发现，局部经常互相不规则的凹陷，虽然从远处看能够体现出原设计的美感，但是抵近观察往往会发现很多问题，显得做工粗糙。玻璃钢模具的制作是一个非常专业的领域，需要非常细致的工艺控制过程，而且，为了使玻璃钢模具不易产生变形，需要在其背面进行各种结构支撑，同时，还需要一个很长时间的后固化过程，在冬季阴冷潮湿的环境下很难保证制作质量，极易出现变形。其次，无论是石膏模还是玻璃钢模，对制作工人的素质和专业要求都比较高，劳动强度很大，一旦多个工程同时开工，就会造成赶工，很难保证模具质量。

第三、由于是个性化工程，因此，每个工程结束以后，模具就立即报废，石膏模还可以进行回收处理，玻璃钢模具就无法进行拆解和回收处理，久而久之，成百上千的玻璃钢模具不仅成为公害垃圾，而且还会占据巨大的存放空间。

第四、要想制作好的玻璃钢模具，模具胶衣、模具树脂、表面毡、短切毡等等都是必须的材料，而这些材料要比普通的玻璃钢材料贵很多，如果因为工人制作技术水平问题造成报废，将会使一笔很大的成本。

第五、生产周期漫长，由于完全是手工操作，而且受到生产当时环境的限制，无论是石膏模还是玻璃钢模的制作过程都要耗费很长的时间，成为整个生产周期中占用时间最长的阶段，因此，整体生产效能受到极大的影响。因此，如何能够精确复制和高效生产成为人造石工程企业装饰企业提升竞争力的关键因素。

3D打印机将会是解决这一难题的最佳技术手段。所谓的3D打印机，又称增材制造技术，就是按照三维设计要求，在计算机的控制下，通过对材料进行逐层叠加成型的工艺方法，达到精确复制的目的。由于完全省略了模具的制作过程，因此，在单件异形制品的生产方式下，具有比传统通过模具翻制产品工艺高得多的生产效能。而且，整个生产过程完全自动化，具有极高的工艺稳定性。由于无需模具，因此，大大缩短了生产周期，实现了从设计到制品的一步到位生产过程，并且完全解决了模具变形问题带来的质量缺陷以及废弃模具的处理难题，并且大大节省了由于模具所带来的附加成本。由于采用薄层迭加工艺，因此，生产过程不会产生气泡，可以到达较高的致密程度，从而保证制品强度。

3D打印机生产人造石异形制品的过程较为简单，将三维设计方案下载到3D打印机，打印机根据设计方案自动进行材料选择和确定工艺参数。一键启动生产以后，打印机就采取喷涂方式，喷一层树脂，然后再喷一层填料（氢氧化铝粉或者经过混合以后的组合颗粒），紧接着进行热固化或者光固化，然后继续喷下一层树脂，下一层填料，周而复始，直到完成整个制品的结构。由于可以极为精确的复制设计方案，因此，各个部件在拼装完成以后，就不会出现任何质量缺陷，而这一生产过程全部是制品生产过程，因此，整个生产效率就会大大提高。从理论上讲，目前的3D打印机实现这个生产过程已经毫无技术障碍，只是某些工艺参数需要根据人造石的要求进行标定。

3D打印机生产人造石，可以胜任任何复杂的几何图形，这一点是传统模具制作根本无法达到的，尤其是可以生产中空内部具有复杂几何形状的制品，单件制品无论多么复杂，都无需进行拼接。另外一方面，目前受制于材料特性，异形材基本上都是用热塑性的亚克力板材所制作，不仅选材单一，而且花纹和花色也比较单一，没有真正体现出人造石能够达到的艺术效果。使用3D打印机以后，无论是亚克力还是不饱和树脂，都能够成为异形人造石制品的材料，而且由于无需受热受力变形，因此弯曲处绝不会出现裂纹从而影响制品强度。由于不饱和树脂系列的人造石所能选择的花色和图案远远多于亚克力人造石，因此，3D打印机生产异形人造石，不仅仅是提升了生产效能，保证了产品尺寸精度质量，而且还可以选择更多的花色图案，大大增加了异形人造石的艺术美感表达手段。

3D打印机生产异形人造石所使用的材料与目前所使用的完全相同，但是，由于工艺条件的不同，需要对目前树脂的固化体系进行调整。目前不饱和树脂类的人造石采用的是过氧化物固化剂与钴类促进剂的固化体现，就3D打印机现有的计算而言，把这个体系移植到3D打印机上也是毫无问题的，但是这个体系有个致命的缺陷，就是需要进行后固化才能达到完全固化的程度，因此，为了提高生产效能，应该对这个固化体系进行改革。以目前3D打印机较为成熟的固化体现来看，采取热固化或者光固化较为科学。

对于亚克力树脂来讲，热固化本来就是其基本固化手段，因此，可以直接使用，而对于不饱和树脂而言，需要变更固化剂，将现有的室温固化的过氧化甲乙酮改为中温或者高温固化剂；除此之外，还可以将亚克力树脂和不饱和树脂都做成光固化树脂，利用紫外光的作用对树脂进行固化，这种固化方式在涂料行业已经广为应用。经过这样的调整，在一台3D打印机上就可以同时生产亚力克人造石和不饱和树脂人造石了。

3D打印机作为未来人类制造业的主要生产手段，可以预见在不久的将来，将会给人类传统制造工艺带来一次彻底的革命。而对于人造大理石异形制品的生产，也将是一次非常现实的革命。就看谁能率先迈出这一步了。

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