支撑设计对增材制造复杂陶瓷构件至关重要。对复杂陶瓷构件的增材制造而言，支撑结构设计需考虑增材制造、后处理等多个工艺流程控制因素的矛盾性以及工艺流程间的相互约束。目前，国内外对陶瓷增材制造中的支撑结构、材料形态、制造工艺及支撑与构件关联特性的研究较少，对支撑设计仍缺乏系统深入的思考。
由于陶瓷增材制造的工艺、材料种类非常之多，为适配增材制造的工艺与材料需求，增材制造复杂陶瓷构件支撑设计具有非常明显的工艺和材料依赖特点。同时由于陶瓷复杂构件具有烧结收缩大、刚度高、脆性大等特点，陶瓷增材制造的支撑设计面临着与坯体收缩适配性差、支撑难去除、易导致裂纹等挑战。
陶瓷增材制造的支撑设计可分为接触式支撑、非接触式支撑、无支撑技术和组合支撑四个类型。支撑设计不仅受到拟制备构件的外观尺寸的约束，同时受到材料类型、增材制造工艺参数、软件切片路径、后处理工艺方法及具体参数等的约束。传统的支撑设计方法往往只考虑增材制作的完整过程，而忽略了烧结过程中的液相形成、热传导等多个因素的综合影响。为此，必须发展基于全过程的支撑设计方法。未来，陶瓷的增材制造支撑设计将朝着智能化、全流程、少支撑或无支撑的方向发展。在具体技术方面，以仿真设计为代表的智能化支撑设计以及基于全工艺流程优化的少支撑或无支撑设计等将是未来发展的主流。
图3 非接触式支撑应用：(a) 非接触支撑实现氧化锆牙冠打印 (b) 非接触与接触式混合的支撑设计 (c) 基于非接触式支撑的陶瓷涡流器
图5 支撑优化研究：(a) 八面体点阵支撑 (b) Schwartz方程点阵式支撑 (c) 对支撑区域进行拓扑优化 (d) 对构件和支撑一起进行拓扑优化
卢秉恒，中国工程院院士，西安交通大学教授。我国3D打印领域领军人物。现任高端数字控制机床与基础制造装备国家重大科学技术专项技术总师、国家增材制造创新中心主任、中国增材制造标准委员会主任、AMF主编。获国家技术发明奖2项、科技进步奖1项，国家十一五科技攻关组织奖、五一劳动奖章、全球蒋氏科技成就奖获得者。1982年、1986年分获西安交通大学硕士、博士学位。曾任国家自然科学基金委员会两届专家咨询委员、国务院学位委员会机械学科评议组召集人、中国机械工程学会副理事长等职。
刘荣臻（本文通讯作者），博士，西安交通大学副研究员，国家增材制造创新中心非金属材料与工艺研究所所长，中国材料研究学会增材制造材料专业委员会委员，中国机械工程学会增材制造分会高级会员。主持国家科研项目1项、省部级项目7项，主持企业研发项目6项，作为主要骨干参加国家自然基金重点项目、国家重点研发计划、工信部航空发动机及燃气轮机重大专项基础研究等国家级重大科研项目6项。发表SCI论文20余篇，获授权发明专利40余项，国际发明专利1项，专利成果转让4项。其中主持研发的航空发动机用陶瓷型芯净尺寸增材制造技术通过了航空发动机叶片的全流程生产验证，为我国新一代航发叶片的研制提供了技术基础。主持起草陶瓷增材制造国家标准《增材制造 立体光固化氧化铝》，参与了国标《下肢假肢增材制造通用技术方面的要求》的修订工作，参与了团标《增材制造 匹配式人工颞下颌关节》的修订工作。
[10]刘玮玮,李攀,李浩,刘荣臻等.数字光处理技术成形β-磷酸三钙生物陶瓷及其生物学评价[J].精密成形工程,2023,15(11):69-75.
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