三维印刷工艺的原理

3DP技术使用的原材料是粉末状,来源广泛,如:塑料、陶瓷、石膏、砂、金属、尼龙、复合材料。

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3DP技术对粉末材料的基本要求:

1.颗粒小且均匀

2.流动性好,确保供粉系统不堵塞

3.液滴喷射冲击时不产生凹坑、溅散和空洞

4.与黏合剂作用后固化迅速

3DP技术对黏合剂的基本要求:

1.易于分散且稳定,可长期存储

2.不腐蚀喷头

3.黏度低,表面张力强

4.不易干涸,能延缓喷头抗堵塞时间

3DP技术的优势:

1.无需激光器等昂贵元器件,设备造价大大降低;

2.成型速度快,成型喷头何用多个喷嘴;

3.可使用多种粉末材料,也可以采用彩色的黏合剂;

4.打印过程无需支撑材料;

5.工作过程较为清洁;

6.可实现大型件的打印。

3DP技术的缺点:

1.模型精度和表面质量比较差;

2.强度、韧性相对较差,无法适用于功能性试验;

3.原材料价格较贵。

3DP成型速度快,成型材料种类多,适合做桌面型的快速成型设备,且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,所以3DP技术在建筑业,游戏业,玩具和艺术行业等都有广泛的应用。

3DP后处理步骤:

3DP技术打印的后期处理过程相较其他几种3D打印技术的后处理要简单。这也是3DP技术有一大优势。

1.模具静置:3D打印机在打印过程结束之后,需要将打印的模具静置一段时间,使得成型的粉末和粘结剂之间通过交联反应、分子间作用力等作用固化完全,尤其是对于以石膏或者水泥为主要成分的粉末。成型的首要条件是粉末与水之间作用硬化,之后才是粘结剂部分的加强作用,一定时间的静置对最后的成形效果有重要影响。

2.去粉:完成之前的工序后,所制备的模具就具备了初步硬度,这时需要将表面其他粉末除去。可以用刷子将周围大部分粉末扫去,剩余较少粉末可通过机械振动、微波振动、不同方向风吹等除去。也有报道将模具浸入特制溶剂中,此溶剂能溶解散落的粉末,但是对固化成型的模具不能溶解,可达到除去多余粉末的目的。

3.干燥固化:当模具完成除粉后,可根据不同类别用外加措施进一步干燥固化,例如通过加热、真空干燥等方式。当模具凝固到一定强度后再将其取出。

4.包覆:对于去粉完毕的模具,特别是石膏基、陶瓷基等易吸水材料制成的模具,还需要考虑其长久保存问题,常见的方法是在模具外面刷一层防水固化胶,增加其强度,防止因吸水而减弱强度。或者将模具浸入能起保护作用的聚合物中,比如环氧树脂、氰基丙烯酸酯、熔融石蜡等,最后的模具可兼具防水、坚固、美观、不易变形等特点。

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