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3D打印技术原理之3DP 3D打印工艺的原理、特点及应用

2019-07-01 15:03:51

摘要:

  立体喷墨打印法(Three-Dimension Printing,3DP)最早由美国麻省理工学院 (MIT) 于 1993 年开发。该技术通过使用液态连结体将铺有粉末的各层固化,以创建三维实体原型。基于 3DP 技术,美国Z Corp公司开发了3d打印成型机,我们所使用的3d打印设备即由其出品 ;3d打印机使用标准喷墨打印技术,通过将液态连结体铺放在粉末薄层上,逐层创建各部件。与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,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的色彩。您可以将彩色分析结果直接描绘在模型上,或者注释并标记设计更改,以便进一步增强模型样品所传递的信息值。1993年由MIT发明,1995年 Z Corporation公司获得专属授权,2011年被3D Systems收购(技术名称更改为ColorJet Printing)推出,是世界上最早的全彩色3d打印技术。国际上著名的3dp工艺公司还有ExOne、VoxelJet等。

一、3DP工艺的原理

从工作方式来看,三维印刷与传统二维喷墨打印最接近。与SLS工艺一样,3DP也是通过将粉末粘结成整体来制作零部件,不同之处在于,它 不是通过激光熔融的方式粘结,而是通过喷头喷出的粘结剂。其详细工作原理为:

1)3DP的供料方式与SLS一样,供料时将粉末通过水平压辊平辅于打印平台 之上;

2)将带有颜色的胶水通过加压的方式输送到打印头中存储;

3)接下来打印的过程就很像2D的喷墨打印机了,首先系统会根据三维模型的颜色将彩色的胶 水进行混合并选择性的喷在粉末平面上,粉末遇胶水后会粘结为实体;

4)一层粘结完成后,打印平台下降,水平压棍再次将粉末铺平,然后再开始新一层的粘结, 如此的反复层层打印,直至整个模型粘结完毕;

5)打印完成后,回收未粘结的粉末,吹净模型表面的粉末,再次将模型用透明胶水浸泡,此时模型就具有了一定的 强度。

理论上讲,任何可以制作成粉末状的材料都可以用3DP工艺成型,材料选择范围很广。

二、3DP工艺的优势、劣势

1)成型速度快,价格相对低廉,粉末通过粘结剂结合,而不是其他工艺在保护气氛下烧结。

2)可实现有渐变色的全彩色3D打印,可以完美体现设计师在色彩上的设计意图。

3)打印过程无需支撑材料,不但免除去除支撑的过程,而且也降低了使用成本。

4)可实现大型件的打印(目前最大可打印4米)。

5)产品力学性能差,强度、韧性相对较低,通常只能做样品展示,无法适用于功能性试验。

6)采用 3DP技术的3D打印机,多用于砂模铸造、建筑、工艺品、动漫、影视等方面,目前有些3D照相馆也都是采用了3DP技术的3D打印机。


三、3DP工艺的应用

1)全彩色外观样件、装配原型。

2)某些条件下可生产毛坯零件,借助后期加工得到工业产品。如粘结金属粉末后期烧结并渗入金属液得到可使用零件。

3)铸造模样打印。

4)直接打印砂型、砂芯。


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