2.2.3 3DP
:三维打印粘结成形(喷墨沉积)

3DPThree Dimensional Printing and Gluing),三维打印黏结成型、喷墨沉积,也被称为粘合喷射(Binder Jetting)、喷墨粉末打印(Inkjet Powder Printing)。该工艺属于“液体喷印成型”这一大类。

工艺类似于传统的2D喷墨打印机,是最为贴合“3D打印”概念的成型技术之一。最早由美国麻省理工学院(MIT)于1993年开发。该技术利用喷头喷黏结剂,选择性地黏结粉末来成型。如图2-5所示,首先铺粉机构在加工平台上精确地铺上一薄层粉末材料,然后喷墨打印头根据这一层的截面形状在粉末上喷出一层特殊的胶水,喷到胶水的薄层粉末发生固化。然后在这一层上再铺上一层一定厚度的粉末,打印头按下一截面的形状喷胶水。如此层层叠加,从下到上,直到把一个零件的所有层打印完毕。然后把未固化的粉末清理掉,得到一个三维实物原型,成型精度可达0.09mm。因为石膏成型品十分易碎,因此后期还可采用浸渍处理,比如采用盐水或加固胶水(Z-BondZ-Max等),使之变得坚硬。

2-5  3DP的技术原理(图片来源:thre3d.com

2D平面打印机在打印头下送纸不同,3D打印机是在一层粉末的上方移动打印头,并打印横截面数据。彩色3D打印机打印成型的样品模型与实际产品具有同样丰富的色彩。ZCorp公司(现已被3D Systems公司收购)使用3DP打印技术开发了Zprinter产品系列。3DP的打印案例如图2-6所示。

2-6  3DP的打印案例 (图片来源:3D Systems

3DP技术的优点如下。

ü 无须激光器等高成本元器件。成型速度非常快(相比于FDMSLA),耗材很便宜,一般的石膏粉都可以。

ü 成型过程不需要支撑,多余粉末的去除比较方便,特别适合于做内腔复杂的原型。

ü 此技术最大优点是能直接打印彩色,无须后期上色。目前市面上打印彩色人像基本采用此技术。

 

3DP技术的缺点如下。

r  石膏强度较低,只能做概念型模型,而不能做功能性试验。

r  因为是粉末黏结在一起,所以表面手感稍有些粗糙。

提示:除了3DP(粘合剂+石膏粉),还有其他的粘合剂喷射技术,比如3D砂型铸造、粘合剂喷射金属打印、粘合剂喷射陶瓷打印、粘合剂喷射玻璃打印等等,采用的都是类似的原理,只不过选择的原材料不同。