3DP打印技術中文全稱為三維印刷工藝,英文全稱為Three-Dimensional Printing。該工藝是美國麻省理工學院Emanual Sachs等人于1993年研發。
一、3DP打印技術的原理
3DP打印技術(簡稱3DP技術)通過噴頭運用粘接劑(如硅膠)將零件的截面“印刷”(個人理解:粘接)在材料粉末上面。因為粘接的零件強度較低,所以需后處理改善零件性能。
具體工藝過程如下:前一層粘結完畢后,成型缸下降一定的距離(約等于層厚:0.013~0.1mm),同時供粉缸上升一定距離,并推出若干原材料粉末。原材料粉末被鋪粉輥推至成型缸,并被壓實。噴頭在計算機控制下,根據建造截面的成型數據建造截面,多余的原材料粉末被集粉裝置收集。如此不斷重復送粉、鋪粉和噴射粘結劑過程,最終完成一個三維粉體的粘結。未被噴射粘結劑的部分為干粉,在成型過程中起支撐作用,成型結束后,較容易去除。
二、3DP打印技術的材料
原材料:大部分為粉末狀,塑料粉末、陶瓷粉末、石膏粉末、金屬粉末、復合材料粉末等。
3DP技術對粉末材料的基本要求(1)顆粒小且均勻(2)流動性好,確保供粉系統不堵塞(3)液滴噴射沖擊時不產生凹坑、濺散和空洞
3DP技術對粘結劑(用于粘結粉末的物質)的基本要求(1)易于分散且穩定,可長期存儲(2)不腐蝕噴頭(3)粘度低,表面張力強(4)不易干涸,能延緩噴頭抗堵塞
三、3DP打印技術的特點
3DP技術的優勢:(1)無需激光器等昂貴元器件,設備造價降低;(2)成型速度快,成型噴頭可用多個噴嘴;(3)可使用多種粉末材料,也可以采用彩色的粘合劑;(4)打印過程無需支撐材料;(5)工作過程較為清潔;(6)可實現大型件的打?。壳翱蛇_4m)。
3DP技術的劣勢:(1)模型精度和表面質量比較差;(2)強度、韌性相對較差,無法適用于功能性試驗;(3)原材料價格較貴。
四、3DP打印技術的后處理
3DP技術打印的后期處理過程相較其他幾種3D打印技術的后處理簡單。后處理主要包括模具靜置、干燥固化、去粉、包覆四個步驟。
(1)模具靜置3DP打印結束后,需要將打印的模具靜置一段時間,使得成型的粉末和粘結劑通過交聯反應、分子間作用力等作用固化完全。
(2)干燥固化當模具具有初步硬度時,可根據不同類別用外加措施進一步干燥固化,例如通過加熱、真空干燥等方式。當模具凝固到一定強度后再將其取出。
(3)去粉完成前述工序后,所制備模具可具備較強硬度,這時需要將表面其他粉末除去??梢杂盟⒆訉⒅車蟛糠址勰呷ィS噍^少粉末可通過機械振動、微波振動、不同方向風吹等除去,也有報道稱可將模具浸入特制溶劑中,此溶劑能溶解散落的粉末,不能溶解固化成型的模具,可達到除去多余粉末的目的。
(4)包覆對于去粉完畢的模具,特別是石膏基、陶瓷基等易吸水材料制成的模具,需考慮其長久保存問題,常見的方法是在模具外面刷一層防水固化膠,增加其強度,防止因吸水而減弱強度?;驅⒛>呓肽芷鸨Wo作用的聚合物中,比如環氧樹脂、氰基丙烯酸酯、熔融石蠟等,最后的模具可兼具防水、堅固,美觀,不易變形等特點。
五、影響3DP打印快速原型零件坯的精度因素
(1)粉末材料以及與之匹配粘接溶液的性能;(2)粉末層厚度和壓實密度;(3)噴射粘滴的定位精度;(4)噴射粘滴對粉末的沖擊作用。審核編輯:郭婷
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原文標題:3D打印相關介紹(11)——3DP打印技術
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