复杂陶瓷卫生洁具新产品开发的数字化方法
 　本文介绍了应用无模砂型快速制造技术开发复杂陶瓷卫生洁具新产品的方法，该技术具有生产周期短、效率高、成本低等特点，为复杂陶瓷卫生洁具的产品开发提供了一个崭新的方向。
　　无模砂型快速制造技术，复杂陶瓷卫生洁具，新产品开发
　　

　　
　　经过近20年的发展，我国已成为世界上最大的卫生洁具生产大国，卫生陶瓷产品开始大量出口到国际市场，而且增长势头继续看好，形势十分喜人。2005年，卫生洁具产量达1亿件，其中出口达3700万件，出口增幅30％左右，全年出口额达16亿美金。在2006年乃至以后的几年内，面临国际市场不断变化的新需求，陶瓷卫生洁具新产品开发将呈现出抗菌、豪华、品种多样化、综合功能要求高和色彩强烈等特点，但目前的传统工艺开发新产品的过程，由于周期过长已经远远不能满足市场的需求，而快速成形技术的应用将为陶瓷卫生洁具新产品开发提供一个工艺的重大创新。
　　
　　2复杂陶瓷卫生洁具新产品的开发
　　
　　从图1中可以看到，手工操作贯穿复杂陶瓷卫生洁具产品的传统开发过程，这就不可避免地会出现开发周期长、生产效率低、材料浪费等问题；另外，传统工艺对工人技能水平要求较高，而且劳动强度也很大。
　　
　　复杂陶瓷卫生洁具新产品开发的主要瓶颈是开发周期过长。一个新产品必须要冲水试验达到要求（冲水量<6L），才能定型生产。所以，能够直接制作出可以进行冲水试验的洁具原型是解决问题的关键。佛山市峰华自动成形装备有限公司利用无模快速制造设备作了大量的工作，并取得了实质性的突破——研发出可冲水的数字化无模砂型快速制造洁具的技术和工艺。
　　图2给出的是无模砂型快速制造工艺原理示意图，从图2可以看出其基本原理是：利用RP技术的离散/堆积成形原理，采用轮廓扫描、喷射、固化工艺，实现砂型的快速直接成形，故称为无模砂型快速制造技术[1]。该技术大大缩短了制造时间，提高了洁具的尺寸精度，降低了制造成本，为快速成形技术开拓了新的应用领域。
　　
　　“无模砂型快速制造技术”是将CAD计算机绘图、快速成形技术与传统树脂砂工艺有机结合而设计开发出的一种数字化制造的综合技术。它利用快速成形技术的离散/堆积成形原理，进行了工艺和结构的创新而开发出拥有自主知识产权的一种先进的数控加工技术与装备[2]。针对复杂陶瓷卫生洁具新产品开发的瓶颈和难点，并且根据“无模砂型快速制造技术”的特点将研究分两部分展开，从而使复杂陶瓷卫生洁具新产品开发又快又好又省。具体方案如下：
　　（1） 根据三维模型制作卫生洁具砂制原型进行功能检验
　　这个过程的主要目的是功能检验，所有用砂制作的洁具原型必须能够做冲水试验，这就要求砂型不但能够防止渗水，而且流道表面要很光滑，具体的流程如图3所示。
　　
　　采用这种工艺方法，三维模型完成后一周内可以把复杂卫生洁具的砂制原型做出来进行功能检验；如果效果不理想，可在计算机上修改三维模型，再过一周时间又可以做出新的原型进行功能检验，开发周期大大缩短，而且材料成本比传统方法大大降低。
　　（2） 根据放尺后的三维模型制作砂制原胎模型并用来翻石膏试验工作模型
　　按照传统经验，原胎模型必须比实际产品的尺寸大11%～12%，这样才能保证注浆烧成的产品符合设计要求，具体细节的处理还需要长期实践经验的积累。用PCM设备造型而成的砂型原胎模型形状准确，精度很高，有效地避免了人工操作带来的种种缺陷，同时也大大降低了工人的劳动强度。
　　PCM设备是峰华公司和清华大学快速成形中心联合开发的具有自主知识产权的国内首创的一种快速成形设备，主要应用于模具、铸造等方面，在陶瓷卫生洁具新产品开发上的应用是一个新的拓展，将大大提高国内陶瓷洁具行业的整体水平和竞争力。
　　由于砂型和石膏材料属性完全不同，导致表面处理的工艺和方法有天壤之别。经过不断地摸索和实践，目前已经形成了成熟的后处理工艺技术，在打磨、提高砂制原胎模型的强度、表面光滑处理等各个环节采取了有效措施，保证了砂制原胎模型顺利进入下一环节——翻制试验石膏工作模型。
　　无模砂型快速制造技术制作复杂洁具新产品的流程图如图4所示。
　　
　　石膏工作模型注浆烧成的样品不但要再次验证冲水效果，而且需对样品的美观度、强度等方面作全面的评价，从而确定这个新产品是否达到市场要求，然后进入批量生产。如果功能检验效果不够好，可以根据实际情况对石膏试验工作模型进行少量修改，再检验，直至达到要求（冲水检验已经在第一步骤中通过，所以不会出现大问题）。这时，再翻树脂模型进行批量生产。
　　无模砂型快速制造工艺技术与传统陶瓷卫生洁具工艺技术的对比如表所示。
　　从表中可以看出，无模砂型快速制造工艺技术与传统的陶瓷洁具生产工艺技术相比，存在众多的优越性，而且能够迅速促进三维设计在陶瓷行业的推广及应用，前景良好。