Історія розвитку технологій 3D друку та їх використання у світовій художній кераміці
Анотація
Стаття присвячена вивченню історії виникнення та розвитку адитивних технологій, що застосовуються у світовій художній кераміці. Авторами проведено аналіз інформації стосовно способів отримання виробів шляхом пошарового нарощування матеріалу, розглянуто принцип дії обладнання для 3D-друку, визначено особливості його використання, перераховано найпоширеніші галузі, в яких застосовуються ці технології та матеріали. Здійснений аналіз технічних характеристик 3D-принтерів та технологій друку керамічними масами, показав, що використання цих матеріалів в якості сировини для 3D-друку є прогресивною тенденцією, яка надає можливість формувати керамічні об'єкти та вироби, які практично не піддаються відтворенню та тиражуванню за допомогою традиційних методів. У дослідженні зосереджено увагу на перевагах та недоліках виготовлення керамічних виробів способом 3D-друку, а також встановлено факт відмінності між виробництвом тривимірних пластикових або металевих елементів і керамічних об’єктів. Ця відмінність зумовлена особливістю технології виготовлення кераміки, оскільки роздрукований предмет не є керамічним продуктом до випалу в печі, тобто без випалу – це просто елемент, надрукований із глиняних матеріалів (така роздруківка до випалу називається «зеленою частиною» – необробленим елементом). Наразі не існує 3D-принтерів, які могли б одразу продукувати готові керамічні вироби – всі елементи, надруковані з керамічних матеріалів, потребують сушіння та випалу, не зважаючи на це, принтери, які друкують глиняними матеріалами називають керамічними 3D-принтерами. Оскільки 3D-друк може точно реалізувати творчий задум художників і дизайнерів, технологія такого друку все частіше використовується у створенні керамічних виробів і сучасних керамічних арт-об’єктів. Автори статті наголошують на тому, що тривимірний друк глиною надає художникам-керамістам абсолютно нові необмежені можливості створення керамічних виробів складної конфігурації, з різноманітною фактурою та тональними розтяжками, тож наразі керамісти усього світу почали активно застосовувати цю технологію у своїх творчих практиках. Значну частину дослідження присвячено прикладам використання технології 3D-друку провідними фахівцями світової художньої кераміки, а також фіксації та аналізу найбільш цікавих, на думку авторів, здобутків цього сучасного та інноваційного творчого напрямку.
Завантаження
Посилання
Aslan, F. (n. d.). Art works of Fatih Aslan. https://www.saatchiart.com/fatihaslan
Baltazar, J., Dias-de-Oliveira, J., Pinho-da-Cruz, J., Gouveia, S., & Olhero, S. (2021). Influence of filament patterning in structural properties of dense alumina ceramics printed by robocasting. Journal of Manufacturing Processes, 68(Part A), 569‒582. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.05.043
Berdnikova, O., Kushnarova, O., Bernatskyi, A., Polovetskyi, Y., Kostin, V., & Khokhlov, M. (2021). Structure features of surface layers in structural steel after laser-plasma alloying with 48(WC–W2C)+ 48Cr+ 4Al powder. In 2021 IEEE 11th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties (NAP), 05‒11 September 2021, Odessa, Ukraine, (pp. 1‒4). Odessa: IEEE. https://doi.org/10.1109/NAP51885.2021.9568516
Bernatskyi, A., & Khaskin, V. (2021). The history of the creation of lasers and analysis of the impact of their application in the material processing on the development of certain industries. History of Science and Technology, 11(1), 125‒149. https://doi.org/10.32703/2415-7422-2021-11-1-125-149
Charbonnier, B., Laurent, C., Blanc, G., Valfort, O., & Marchat, D. (2016). Porous bioceramics produced by impregnation of 3D‐printed wax mold: ceramic architectural control and process limitations. Advanced Engineering Materials, 18(10), 1728‒1737. https://doi.org/10.1002/adem.201600308
Dashti, S., Prakash, E., Navarro-Newball, A. A., Hussain, F., & Carroll, F. (2022). PotteryVR: virtual reality pottery. The Visual Computer, 38(12), 4035‒4055. https://doi.org/10.1007/s00371-022-02521-2
de Abreu, J. L. B., Hirata, R., Witek, L., Jalkh, E. B. B., Nayak, V. V., de Souza, B. M., & da Silva, E. M. (2023). Manufacturing and characterization of a 3D printed lithium disilicate ceramic via robocasting: A pilot study. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 143, 105867. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2023.105867
Fioretti, M. (2016, March 24). Digital DIY helps artisans to produce better products. Retrieved from https://www.didiy.eu/blogs/digital-diy-helps-artisans-produce-better-products/
Fournier, S., Chevalier, J., Baeza, G. P., Chaput, C., Louradour, E., Sainsot, P., ... & Reveron, H. (2023). Ceria-stabilized zirconia-based composites printed by stereolithography: Impact of the processing method on the ductile behaviour and its transformation features. Journal of the European Ceramic Society, 43(7), 2894‒2906. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.11.006
Hartwig, St. (n. d.). Steffen Hartwig. Retrieved from https://steffenhartwig.de/
Hoskins, S., & Huson, D. (2014). Underglaze tissue printing for ceramic artists, a collaborative project to re-appraise 19th century printing skills. Key Engineering Materials, 608, 335–340. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.608.335
Hu, X., Lai, Y., Hu, Y., Li, Y., Zhao, D., & Tong, F. (2022). Research on the application of polymer materials in contemporary ceramic art creation. Polymers, 14(3), 552. https://doi.org/10.3390/polym14030552
Huson, D., & Hoskins, S. (2014). 3D Printed Ceramics for Tableware, Artists/Designers and Specialist Applications. Key Engineering Materials, 608, 351–357. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.608.351
Khyzhynskyi, V., Lampeka, M., & Strilets, V. (2021). Ceramics of Halychyna in the late 19th – early 20th centuries. Scientific and professional schools. Technologies. Personalities. History of Science and Technology, 11(2), 383‒410. https://doi.org/10.32703/2415-7422-2021-11-383-410
Lamnini, S., Elsayed, H., Lakhdar, Y., Baino, F., Smeacetto, F., & Bernardo, E. (2022). Robocasting of advanced ceramics: ink optimization and protocol to predict the printing parameters ‒ A review. Heliyon, 8(9), e10651. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e10651
Lyu, J., Yang, X., Li, Y., Tan, J., & Liu, X. (2023). Effect of build angle on the dimensional accuracy of monolithic zirconia crowns fabricated with the nanoparticle jetting technique. The Journal of Prosthetic Dentistry, 130(4), 613‒e1. https://doi.org/10.1016/j.prosdent.2023.07.025
Malik, U., Selvakannan, P. R., Mazur, M., Li, Y., & Bhargava, S. K. (2022). Robocasting ‒ Printing Ceramics into Functional Materials. In Additive Manufacturing for Chemical Sciences and Engineering (pp. 109‒136). Singapore: Springer Nature Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-19-2293-0_5
Marques, A., Miranda, G., Silva, F., Pinto, P., & Carvalho, Ó. (2021). Review on current limits and potentialities of technologies for biomedical ceramic scaffolds production. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 109(3), 377‒393. https://doi.org/10.1002/jbm.b.34706
Monfared, M. H., Nemati, A., Loghman, F., Ghasemian, M., Farzin, A., Beheshtizadeh, N., & Azami, M. (2022). A deep insight into the preparation of ceramic bone scaffolds utilizing robocasting technique. Ceramics International, 48(5), 5939‒5954. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.11.268
Nakai, H., Inokoshi, M., Nozaki, K., Komatsu, K., Kamijo, S., Liu, H., ... & Zhang, F. (2021). Additively manufactured zirconia for dental applications. Materials, 14(13), 3694. https://doi.org/10.3390/ma14133694
Oh, Y., Bharambe, V., Mummareddy, B., Martin, J., McKnight, J., Abraham, M. A., ... & Adams, J. J. (2019). Microwave dielectric properties of zirconia fabricated using NanoParticle Jetting™. Additive Manufacturing, 27, 586‒594. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.04.005
Pei, E., Kabir, I. R., & Leutenecker-Twelsiek, B. (2023). History of AM. In Springer Handbook of Additive Manufacturing (pp. 3‒29). Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-031-20752-5_1
Peng, E., Zhang, D., & Ding, J. (2018). Ceramic robocasting: recent achievements, potential, and future developments. Advanced Materials, 30(47), 1802404. https://doi.org/10.1002/adma.201802404
Pires, L. S. O., Luís, J., Fernandes, M. H. V., & Oliveira, M. (2023). Controlling properties of ceramic formulations for porcelain robocasting. Ceramics International, 49(3), 4764‒4774. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.09.366
Rael, R., San Fratello, V., Wilson, K., & Schofield, A. (2016). The project "GCODE. Clay". Retrieved from https://emergingobjects.com/project/gcode-clay/
Shah, J., Snider, B., Clarke, T., Kozutsky, S., Lacki, M., & Hosseini, A. (2019). Large-scale 3D printers for additive manufacturing: design considerations and challenges. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 104(9), 3679‒3693. https://doi.org/10.1007/s00170-019-04074-6
Schreurs, G. (2017). Flower pyramid Arcanum for the Kunstmuseum Den Haag. Retrieved from https://oliviervanherpt.com/3d-printing-porcelain/
Shelyagin, V., Krivtsun, I., Borisov, Yu., Khaskin, V., Nabok, T., Siora, A., … & Nedej, T. (2005). Laser-arc and laser-plasma welding and coating technologies. Avtomaticheskaya Svarka– Automatic Welding, (8), 49‒54.
Smits, R. (2014). Adaptive Manufacturing research. Retrieved from https://oliviervanherpt.com/adaptive-manufacturing/
Sokolovskyi, M., & Bernatskyi, A. (2023). Developmental review of metal additive manufacturing processes. History of Science and Technology, 13(2), 334‒356. https://doi.org/10.32703/2415-7422-2023-13-2-334-356
Strelko, O., Pylypchuk, O., Berdnychenko, Yu., Hurinchuk, S., Gamaliia, V., & Sorochynska, O. (2019). Historical milestones of electrotechnical equipment creation for active experiments in the near-earth space by ukrainian scientists. In Proceeding’s 2019 IEEE 2nd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering, UKRCON 2019, (pp. 1229‒1234). Lviv: IEEE. https://doi.org/10.1109/UKRCON.2019.8879983.
Strelko, О. H., Pylypchuk, O. Ya., & Berdnychenko, Yu. А. (2019). The fiftieth anniversary of the first space welding experiment. Space Science and Technology, 25(5), 76–84. https://doi.org/10.15407/knit2019.05.076
Tabard, L., Garnier, V., Prud’Homme, E., Courtial, E. J., Meille, S., Adrien, J., ... & Gremillard, L. (2021). Robocasting of highly porous ceramics scaffolds with hierarchized porosity. Additive Manufacturing, 38, 101776. https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101776
Thisner, M. (2016). The Project of Anton Alverez's “Alphabet Aerobics”. National Centre for Craft and Design Sleaford, UK. Retrieved from https://www.idoart.dk/blog/anton-alvarez-the-extruder
Thisner, M., & Bodiam, M. (2016). The Project of Anton Alverez's “Alphabet Aerobics”. National Centre for Craft and Design Sleaford, UK. Retrieved from http://antonalvarez.com/#11
Valera‐Jiménez, J. F., Marín‐Rueda, J. R., Pérez‐Flores, J. C., Castro‐García, M., & Canales‐Vázquez, J. (2021). Additive Manufacturing of Functional Ceramics. In A. Tarancón and V. Esposito (Eds.), 3D Printing for Energy Applications (pp. 33‒67). https://doi.org/10.1002/9781119560807.ch2
van Herpt, O. (2014). 3D Printing Ceramics. Explorations in 3D Printed Ceramics. Retrieved from https://oliviervanherpt.com/3d-printing-ceramics/
van Herpt, O. (2018). Blue and White Porcelain. Retrieved from https://oliviervanherpt.com/blue-and-white-porcelain/
VormVrij 3D. (n .d.). VormVrij®|3D fuses Pottery Craft and layered clay manufacture. Retrieved from https://www.facebook.com/VormVrij3D
Zgalat-Lozynskyy, O. B., Matviichuk, O. O., Tolochyn, O. I., Ievdokymova, O. V., Zgalat-Lozynska, N. O., & Zakiev, V. I. (2021). Polymer materials reinforced with silicon nitride particles for 3D printing. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 59, 515‒527. https://doi.org/10.1007/s11106-021-00189-2
Zhang, D., Jonhson, W., Herng, T. S., Ang, Y. Q., Yang, L., Tan, S. C., ... & Ding, J. (2020). A 3D-printing method of fabrication for metals, ceramics, and multi-materials using a universal self-curable technique for robocasting. Materials Horizons, 7(4), 1083‒1090. https://doi.org/10.1039/C9MH01690B
Zhong, S., Shi, Q., Deng, Y., Sun, Y., Politis, C., & Yang, S. (2022). High-performance zirconia ceramic additively manufactured via NanoParticle Jetting. Ceramics International, 48(22), 33485‒33498. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.07.294
Кількість переглядів: 2291 Кількість завантажень PDF: 1140
Авторські права та ліцензування
Ліцензійні умови: автори зберігають авторське право, а також надають право журналу публікувати оригінальні наукові статті, що містять результати експериментальних і теоретичних досліджень і не знаходяться на розгляді для опублікування в інших віданнях. Всі матеріали поширюється на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим розповсюджувати роботу з визнанням авторства цієї роботи і першої публікації в цьому журналі.
До рукопису статті додається підписана авторами відсканована копія «Угоди» про передачу авторами прав на публікацію рукопису і подальше розміщення статті в інтернеті (у форматі * .pdf або * .jpg).
Цією угодою автор засвідчує, що поданий матеріал:
- не порушує авторських прав інших осіб або організацій;
- не був опублікований раніше у інших видавництвах та не був поданий до публікації у інші видання.
Автор передає редколегії журналу "Історія науки і техніки" права на:
- публікацію статті українською (англійською та російською) мовою та розповсюдження її друкованої версії.
- переклад статті англійською мовою (для статей українською та російською мовою) та розповсюдження друкованої версії перекладу.
- розповсюдження електронної версії статті, а також електронної версії англомовного перекладу статті (для статей українською та російською мовою), через будь-які електронні засоби (розміщення на офіційному web-сайті журналу, в електронних базах даних, репозитаріях тощо).
Автор зберігає за собою право без узгодження з редколегією та засновниками:
- Використовувати матеріали статті повністю або частково з освітньою метою.
- Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
- Використовувати матеріали статті для підготовки тез, доповідей конференцій, а також усних презентацій.
- Розміщувати електронні копії статті (у тому числі кінцеву електронну версію, завантажену з офіційного web-сайту журналу) на:
- персональних web-ресурсах усіх авторів (web-сайти, web-сторінки, блоги тощо);
- web-ресурсах установ, де працюють автори (включно з електронними інституційними репозитаріями);
- некомерційних web-ресурсах відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).
В усіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов’язковим.
