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3D打印工艺的原理、特点及应用

  • 发布日期:2020-07-08 浏览次数156
  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。
 
关键词: 3D打印 3D打印技术 3D打印机 3D打印工艺

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