立體噴墨打印法(Three-Dimension Printing,3DP)最早由美國(guó)麻省理工學(xué)院 (MIT) 于 1993 年開(kāi)發(fā)。該技術(shù)通過(guò)使用液態(tài)連結(jié)體將鋪有粉末的各層固化,以創(chuàng)建三維實(shí)體原型。基于 3DP 技術(shù),美國(guó)Z Corp公司開(kāi)發(fā)了3d打印成型機(jī),我們所使用的3d打印設(shè)備即由其出品 ;3d打印機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)噴墨打印技術(shù),通過(guò)將液態(tài)連結(jié)體鋪放在粉末薄層上,逐層創(chuàng)建各部件。與2d平面打印機(jī)在打印頭下送紙不同,3d打印機(jī)是在一層粉末的上方移動(dòng)打印頭,打印橫截面數(shù)據(jù)。 彩色3d打印機(jī)打印成型的樣品模型與實(shí)際產(chǎn)品具有同樣的色彩。您可以將彩色分析結(jié)果直接描繪在模型上,或者注釋并標(biāo)記設(shè)計(jì)更改,以便進(jìn)一步增強(qiáng)模型樣品所傳遞的信息值。1993年由MIT發(fā)明,1995年 Z Corporation公司獲得專(zhuān)屬授權(quán),2011年被3D Systems收購(gòu)(技術(shù)名稱(chēng)更改為ColorJet Printing)推出,是世界上最早的全彩色3D打印技術(shù)。國(guó)際上著名的3dp工藝公司還有ExOne、VoxelJet等。
一、3DP工藝的原理 從工作方式來(lái)看,三維印刷與傳統(tǒng)二維噴墨打印最接近。與SLS工藝一樣,3DP也是通過(guò)將粉末粘結(jié)成整體來(lái)制作零部件,不同之處在于,它 不是通過(guò)激光熔融的方式粘結(jié),而是通過(guò)噴頭噴出的粘結(jié)劑。其詳細(xì)工作原理為:1)3DP的供料方式與SLS一樣,供料時(shí)將粉末通過(guò)水平壓輥平輔于打印平臺(tái) 之上;2)將帶有顏色的膠水通過(guò)加壓的方式輸送到打印頭中存儲(chǔ);3)接下來(lái)打印的過(guò)程就很像2D的噴墨打印機(jī)了,首先系統(tǒng)會(huì)根據(jù)三維模型的顏色將彩色的膠 水進(jìn)行混合并選擇性的噴在粉末平面上,粉末遇膠水后會(huì)粘結(jié)為實(shí)體;4)一層粘結(jié)完成后,打印平臺(tái)下降,水平壓棍再次將粉末鋪平,然后再開(kāi)始新一層的粘結(jié), 如此的反復(fù)層層打印,直至整個(gè)模型粘結(jié)完畢;5)打印完成后,回收未粘結(jié)的粉末,吹凈模型表面的粉末,再次將模型用透明膠水浸泡,此時(shí)模型就具有了一定的 強(qiáng)度。
理論上講,任何可以制作成粉末狀的材料都可以用3DP工藝成型,材料選擇范圍很廣。
二、3DP工藝的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)1)成型速度快,價(jià)格相對(duì)低廉,粉末通過(guò)粘結(jié)劑結(jié)合,而不是其他工藝在保護(hù)氣氛下燒結(jié)。 2)可實(shí)現(xiàn)有漸變色的全彩色3D打印,可以完美體現(xiàn)設(shè)計(jì)師在色彩上的設(shè)計(jì)意圖。 3)打印過(guò)程無(wú)需支撐材料,不但免除去除支撐的過(guò)程,而且也降低了使用成本。 4)可實(shí)現(xiàn)大型件的打印(目前最大可打印4米)。 5)產(chǎn)品力學(xué)性能差,強(qiáng)度、韌性相對(duì)較低,通常只能做樣品展示,無(wú)法適用于功能性試驗(yàn)。 6)采用 3DP技術(shù)的3D打印機(jī),多用于砂模鑄造、建筑、工藝品、動(dòng)漫、影視等方面,目前有些3D照相館也都是采用了3DP技術(shù)的3D打印機(jī)。
三、3DP工藝的應(yīng)用1)全彩色外觀(guān)樣件、裝配原型。 2)某些條件下可生產(chǎn)毛坯零件,借助后期加工得到工業(yè)產(chǎn)品。如粘結(jié)金屬粉末后期燒結(jié)并滲入金屬液得到可使用零件。 3)鑄造模樣打印。 4)直接打印砂型、砂芯。
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