传统建模软件（如 SolidWorks、Blender）默认适配塑料、金属材质，未考虑陶瓷 “高脆性、烧结收缩、后处理敏感” 的特性 —— 若直接使用通用模型打印陶瓷，易出现尺寸偏差（超 ±50μm）、结构开裂（废品率 30%+）、后处理失效（脱脂烧结时崩边）等问题。而针对陶瓷打印的建模优化，能让成品率从 60% 提升至 90% 以上，研发周期缩短 40%。在主导清华大学、浙江大学等 300 多所高校陶瓷 3D 打印实验室建设的实践中，我们发现：掌握 “陶瓷适配的建模技巧”，是释放光固化陶瓷 3D 打印（SLA 陶瓷）复杂结构优势的关键前提。

一、针对陶瓷工艺特性的模型参数优化

陶瓷打印的核心痛点（收缩、开裂、支撑难清理），需通过建模软件的参数调整提前规避，三大核心技巧如下：

1. 烧结收缩补偿：解决尺寸偏差

陶瓷烧结存在固定收缩率（氧化锆 15%-18%、氧化铝 18%-22%），建模时需通过软件 “比例缩放” 功能预补偿：

操作方法：在 SolidWorks 中用 “特征→缩放”，按 “1/(1 - 收缩率)” 设置比例（如氧化锆设 1.17 倍）；精度控制：补偿后需预留 ±0.02mm 的打磨余量，避免烧结后尺寸超差。我们为浙江大学设计的氧化锆齿科模型，经此优化后尺寸偏差从 ±35μm 降至 ±15μm，满足临床需求。2. 壁厚与结构强度控制：避免打印开裂

陶瓷脆性大（弯曲强度 800-1200MPa），建模时需严格控制壁厚与结构应力：

壁厚范围：SLA 陶瓷打印最小安全壁厚为 0.1mm（低于 0.08mm 开裂率超 30%），建议设计为 0.1-0.5mm；应力优化：用 Blender 的 “壁厚分析” 工具识别＜0.1mm 的薄弱区域，通过局部增厚（如从 0.09mm 增至 0.12mm）提升强度。我们为某高校优化的陶瓷微流道模型，经壁厚调整后打印开裂率从 28% 降至 5%。3. 支撑的陶瓷适配设计：兼顾易清理与稳定性

陶瓷支撑若设计不当，清理时易导致崩边，需满足 “低附着 + 高稳定”：

支撑参数：在 Cura 中选择 “陶瓷专用支撑模式”，支撑直径设 0.2-0.3mm，支撑与模型间距 0.1-0.15mm（大于塑料支撑的 0.05mm）；支撑位置：避开陶瓷模型的薄壁、尖角区域（如齿科牙冠的咬合尖），优先设置在平面区域。我们为清华大学设计的 SiC 传感器模型，通过支撑优化，清理后无崩边率达 98%。

图1：陶瓷工艺特性的模型参数优化

二、复杂结构的陶瓷适配设计技巧

陶瓷 3D 打印的优势是实现复杂结构（镂空、微流道、异形腔），但建模时需通过软件功能优化，确保结构适配打印与后处理，两大关键技巧：

1. 镂空与多孔结构的陶瓷安全设计

镂空结构需平衡 “轻量化” 与 “强度”，避免打印后坍塌：

镂空率控制：用 Fusion 360 的 “体积分析” 功能，确保镂空率≤60%（氧化锆）、≤55%（氧化铝），超过则强度骤降；结构形态：优先设计蜂窝状镂空（比网格状抗压强度高 20%），蜂窝孔边长≥0.2mm。我们为某环保企业设计的陶瓷过滤器模型，蜂窝镂空优化后，抗压强度从 500MPa 提升至 750MPa。2. 微流道与异形腔的工艺适配

陶瓷微流道（如 0.1-0.3mm）建模时需避免 “打印堵塞” 与 “脱脂排气不畅”：

流道设计：用 AutoCAD 的 “管道” 工具绘制渐变流道（直径从 0.3mm 渐变至 0.1mm，避免突然变径导致浆料堆积）；排气孔预留：对封闭异形腔（如陶瓷真空腔体），每 5mm² 预留 1 个 0.5mm 的排气孔，防止脱脂时气体膨胀导致开裂。我们为某高校设计的陶瓷微流控芯片模型，经此优化后流道导通率达 99%，脱脂开裂率从 25% 降至 3%。

图2：复杂结构的陶瓷适配设计技巧

三、建模与陶瓷后处理的协同优化

陶瓷打印的脱脂、烧结会改变模型状态，建模时需提前协同，避免后处理失效，核心技巧：

避免封闭空腔：用 SolidWorks 的 “腔体检测” 工具识别封闭空腔（如未开孔的内部凹槽），需预留≥0.3mm 的排气孔，否则脱脂时有机物分解气体无法排出，导致腔体鼓泡。我们为某科研团队优化的陶瓷轴承模型，添加排气孔后脱脂合格率从 60% 提升至 95%；预留烧结支撑位：陶瓷烧结时易变形，建模时需在模型底部预留 3-5mm 的烧结支撑台（材质与模型一致），用 Blender 的 “挤出” 功能生成，烧结后再切割去除。我们为浙江大学设计的陶瓷样品架模型，预留支撑台后烧结变形率从 ±0.1mm 降至 ±0.03mm。总结：优化技巧的价值与未来趋势

建模软件的陶瓷适配优化，核心价值在于 “提前规避工艺风险”—— 通过收缩补偿解决尺寸偏差、壁厚控制降低开裂率、结构优化适配后处理，最终实现 “建模即合格”，让陶瓷打印成品率提升 30%+，研发周期缩短 40%，这正是陶瓷科研与产业化的关键效率支撑。

未来，建模优化将向 “智能化” 发展：一是 AI 辅助设计（如基于陶瓷工艺数据库自动生成优化参数），我们团队正联合高校开发陶瓷打印专用建模插件，目标将优化时间从 2 小时缩短至 10 分钟；二是多材质协同建模（如陶瓷 - 金属复合结构的界面优化）。但行业仍面临挑战：通用建模软件的陶瓷功能插件不足、复杂结构的力学模拟精度待提升。相信随着软件与陶瓷工艺的深度融合，建模优化将从 “经验性技巧” 升级为 “标准化流程”，进一步释放陶瓷增材制造的潜力。

图3：陶瓷打印建模优化

关于作者：本文由专注于先进陶瓷增材制造解决方案的 [昆山市奇迹三维科技有限公司] 技术团队提供。我们致力于为科研与工业领域提供高性能陶瓷 3D 打印设备、材料及打印服务。