喷墨3D打印技术简介

   喷墨粘粉式3DP(Three Dimensional Printing)技术也被称为粘合喷射（BinderJetting）作为一种快速成型技术,属于绿色的桌面快速成型设备，具有成本低、体积小、无污染等优点，3DP技术是最早开发的一类三维快速成型打印技术，最初是由麻省理工学院于上世纪80年代开发。由于设备原料采用粉末材料，不需要制作支承，成本远远低于其它的快速成型技术，是其它快速成型技术的一半以上；它可以制作出具有石膏、塑料、橡胶、陶瓷等原料属性的产品模型。不仅可以制作概念模型，而且可以制作产品模型，广泛应用于成型工业、建筑设计、医用器械制备、汽车等方面。

   ◇技术原理

3DP技术和平面打印非常相似，打印头也是采用平面打印机原理。和SLS类似，这个技术的原料也是粉末状的。如下图所示为3DP的成型原理示意图，典型的3DP打印机有两个缸体，左边为供粉缸，右边为成型缸。打印时先由铺粉锟从左往右移动，将供粉缸里的粉末均匀地在成型缸上铺上一层，然后按照设计好的零件模型，打印机头根据电脑数据把液体打印到粉末上。首先由打印头在第一层粉末上喷出零件最下一层截面的形状，然后成型缸平台向下移动一定距离，再由铺粉锟从供粉缸中平铺一层粉末到打印完的粉末层上，然后再由打印头按照第二层截面的形状喷洒粘结剂，层层递进，最后得到的零件整体是由各个横截面层层重叠起来的。这种技术可通过对墨盒数量及颜色的控制打印出多色三维零件。

◇工艺过程

3DP技术工艺过程是使用喷头喷出粘结剂，按计算机设计选择性地将粉末材料逐层粘结起来。3DP工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，可以使用的成型材料有石膏粉、淀粉、陶瓷粉、金属粉、热塑材料等。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。下图为3DP技术成型的工艺图，具体工艺过程如下：通过撒布第一层粉末，喷洒粘结剂粘接第一层零件截面形状，粘结完毕后，成型缸下降一个距离(即层厚：0.013~0.1mm)，供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较容易去除。

◇技术特点

   3DP技术在将固态粉末生成三维零件的过程中与传统方法比较具有很多优点：
(1)成型速度快，成型材料价格低，适合做桌面型的快速成型设备。
(2)在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一。

(3)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。
3DP是目前快速成形技术研究的热点之一，应用前景十分看好。但其缺点在于使用粉状材料，其模型精度和表面粗糙度比较低，零件易变形甚至出现裂纹等，需要后处理。后处理过程主要是先烧掉粘接剂，然后在高温下渗入金属，是零件致密化以提高强度。