3D打印技术原理之3DP 3D打印工艺的原理、特点及应用

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。