發布日期：2022-10-09 點擊率：185
今天為你帶來的是3DP技術。3DP技術由麻省理工學院的Emanual Sachs教授團隊于1993年發明。基于這項技術，Sachs教授在3D打印領域里獲得了40多項專利，并開創了一個全新的產業。這項技術廣泛應用于電子產品的陶瓷部件、金屬模具、醫療裝置等領域。
3DP成型同樣受到國內學者的關注。西安交通大學、天津大學、清華大學、中國科技大學、華中理工大學等國內高校對3DP工藝看展了深入研究，并在一些領域形成了自己的特點。
1 3DP技術原理
三維印刷成型（Three Dimensional Printing，3DP），又稱為噴墨粘粉式技術、粘合劑噴射成型，美國材料與測試協會增材制造技術委員會（ASTMF42）將3DP的學名定為Binder Jetting（粘合物噴射）。3DP技術由美國麻省理工大學的Emanuel M．Sachs和John S．Haggerty等人發明，1989年提交專利申請，1993年被授權專利。1995年，麻省理工學院把3DP技術授權給Z Corporation公司進行商業應用。Z Corporation公司在得到3DP技術的授權后，自1997年以來陸續推出了一系列3DP打印機，后來該公司被3D Systems收購，并被開發成為了3D Systems的ColorJet系列打印機。
下圖為Z Corp的一款產品，以淀粉摻蠟或環氧樹脂為粉末原料打印而成。
Zcorp Z860
3DP打印技術使用的原材料主要是粉末材料，如陶瓷、金屬、石膏、塑料粉末等。利用粘合劑將每一層粉末粘合到一起，通過層層疊加而成型。與普通的平面噴墨打印機類似，在粘合粉末材料的同時，加上有顏色的顏料，就可以打印出彩色的東西了。3DP技術是目前比較成熟的彩色3D打印技術，其他技術一般難以做到彩色打印。和許多激光燒結技術類似，3DP也使用粉床（powder bed）作為基礎，但不同的是，3DP使用噴墨打印頭將粘合劑噴到粉末里，而不是利用高能量激光來融化燒結。
3DP打印機的內部構造（圖片來源：南極熊）
3DP設備在控制系統的控制下，噴粉裝置在平臺上均勻地鋪一層粉末，噴粉打印頭負責X軸和Y軸的運動，按照模型切片得到的截面數據進行運動，有選擇地進行粘合劑噴射，最終構成平面圖案。在完成單個截面圖案之后，打印臺下降一個層厚單位的高度，同時鋪粉輥進行鋪粉操作，接著再次進行下一次截面的打印操作。如此周而復始地送粉、鋪粉和噴射粘合劑，最終完成三維成型件。
3DP粉末粘合成型工藝（圖片來源：南極熊）
2 優勢＆限制
如今在眾多金屬激光燒結的3D打印機主導市場的情況下，3DP技術雖然占有市場份額較小，但卻依然在金屬增材制造中扮演著重要角色。然而經常有聲音質疑，在激光燒結等技術愈發成熟的情況下，3DP技術是否還有競爭力。我們認為，3DP技術很好的彌補了一些其他技術的不足，并填補了金屬3D打印的一些空白。
優勢
1． 3DP技術色彩豐富，可選擇的材料種類很多，是一種具有24位全彩打印能力的技術。這也是該技術最具競爭力的特點之一。
2． 3DP技術雖然有粉床但是沒有粉床熔融的過程，在成型過程中不會產生殘余應力，因此3DP便可完全通過粉床來支撐懸空結構，而不需要支撐結構（與SLS類似）。
3． 3DP的噴頭可以進行陣列式（2D array）掃描而非激光點掃描，因此打印速度快，能夠實現大尺寸零件的打印。
4． 沒有激光器，設備價格較為低廉
基于3DP打印技術設備的陣列式噴頭（圖片來源：ExOne）
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