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3DP(Three Dimensional Printing and Gluing),三維打印黏結(jié)成型、噴墨沉積,也被稱為粘合噴射(Binder Jetting)、噴墨粉末打?。↖nkjet Powder Printing)。該工藝屬于“液體噴印成型”這一大類。
工藝類似于傳統(tǒng)的2D噴墨打印機(jī),是最為貼合“3D打印”概念的成型技術(shù)之一。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)利用噴頭噴黏結(jié)劑,選擇性地黏結(jié)粉末來(lái)成型。首先鋪粉機(jī)構(gòu)在加工平臺(tái)上精確地鋪上一薄層粉末材料,然后噴墨打印頭根據(jù)這一層的截面形狀在粉末上噴出一層特殊的膠水,噴到膠水的薄層粉末發(fā)生固化。然后在這一層上再鋪上一層一定厚度的粉末,打印頭按下一截面的形狀噴膠水。如此層層疊加,從下到上,直到把一個(gè)零件的所有層打印完畢。然后把未固化的粉末清理掉,得到一個(gè)三維實(shí)物原型,成型精度可達(dá)0.09mm。因?yàn)槭喑尚推肥忠姿椋虼撕笃谶€可采用“浸漬”處理,比如采用鹽水或加固膠水(Z-Bond、Z-Max等),使之變得堅(jiān)硬。
3DP工藝與SLS工藝類似,采用粉末材料成形,如陶瓷粉末,金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過(guò)燒結(jié)連接起來(lái)的,而是通過(guò)噴頭用粘接劑(如硅膠)將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接劑粘接的零件強(qiáng)度較低,還須后處理。具體工藝過(guò)程如下:上一層粘結(jié)完畢后,成型缸下降一個(gè)距離(等于層厚:0.013~0.1mm),供粉缸上升一高度,推出若干粉末,并被鋪粉輥推到成型缸,鋪平并被壓實(shí)。噴頭在計(jì)算機(jī)控制下,按下一建造截面的成形數(shù)據(jù)有選擇地噴射粘結(jié)劑建造層面。鋪粉輥鋪粉時(shí)多余的粉末被集粉裝置收集。如此周而復(fù)始地送粉、鋪粉和噴射粘結(jié)劑,最終完成一個(gè)三維粉體的粘結(jié)。未被噴射粘結(jié)劑的地方為干粉,在成形過(guò)程中起支撐作用,且成形結(jié)束后,比較容易去除。
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,并打印橫截面數(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)品具有同樣豐富的色彩。ZCorp公司(現(xiàn)已被3D Systems公司收購(gòu))使用3DP打印技術(shù)開(kāi)發(fā)了Zprinter產(chǎn)品系列。
3DP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下:
1、無(wú)須激光器等高成本元器件。成型速度非常快(相比于FDM和SLA),耗材很便宜,一般的石膏粉都可以。
2、成型過(guò)程不需要支撐,多余粉末的去除比較方便,特別適合于做內(nèi)腔復(fù)雜的原型。
3、此技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)是能直接打印彩色,無(wú)須后期上色。目前市面上打印彩色人像基本采用此技術(shù)。
3DP技術(shù)的缺點(diǎn)如下:
1、石膏強(qiáng)度較低,只能做概念型模型,而不能做功能性試驗(yàn)。
2、 因?yàn)槭欠勰そY(jié)在一起,所以表面手感稍有些粗糙。
除了3DP(粘合劑+石膏粉),還有其他的粘合劑噴射技術(shù),比如3D砂型鑄造、粘合劑噴射金屬打印、粘合劑噴射陶瓷打印、粘合劑噴射玻璃打印等等,采用的都是類似的原理,只不過(guò)選擇的原材料不同。