快速成型与3D打印 24.3DP三维喷印.pdfVIP

天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

三维喷印（3DP）

三维喷印（3DP，ThreeDimensionalPrinting），也称三维打印、三维印刷、立体喷

印、黏合喷射、喷墨沉积、喷墨粉末打印、粉末粘结等，美国材料与测试协会增材制造

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技术委员会（ASTMF42）将3DP的学名定为BinderJetting（粘合物喷射）。

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三维喷印（3DP）技术由美国麻省理工学院EmanuelSachs教授团队发明，3DP利

用类似喷墨打印的微滴喷射技术，以石膏粉末、陶瓷粉末、金属粉末以及砂粉等作为成

型材料，通过喷头喷射黏合剂将零件截面轮廓“打印”出来，层层叠加堆积成型。3DP

技术曾被授权给ZCorporation、ExtrudeHone、Soligen等6家公司用于开发新的应用，

其中ZCorporation（2012年被3DSystems公司收购）开发了Z系列3D打印机，研发

出使用CMYK彩色胶水打印的CJP打印技术；ExtrudeHone开发了以钢铁粉末为原料的

快速工模具制造系统，2005年ExOne公司从ExtrudeHone公司脱离出来专门从事铸造

砂型打印设备生产及技术服务；Soligen开发出了以黏合剂注入陶瓷粉末形成精密铸造

用陶瓷模型的直接壳法产品铸造（DSPC）技术，1999年后不再从事3D打印设备生产，

仅提供技术服务。

1.3DP工艺原理

3DP技术的工作原理如图所示。首先在工作平台上将粉末铺平并压实，接着打印喷

头根据指定的零件截面轮廓路径逐行喷射液态黏合剂以黏结粉末，加工完一层后工作平

台下降一个层厚距离，进行铺粉、压平、喷射黏合剂、工作台下降等工作循环直至工件

完全成型，最后除去加工工件上多余的粉末材料。在加工过程中，未喷射黏结剂的区域

的干粉末在成型过程中起到支撑作用，成型结束后非常容易去除。

通常粘合物喷射式3D打印机用水溶液作为黏结剂（“墨水”），采用热泡式喷头喷射

水溶性“墨水”。

1为了不与近年来开始流行的“3D打印”一词混淆，本文中均采用“三维喷印”作为3DP工艺的中文名称。

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三维喷印（3DP）原理示意图

2.成型特点

（1）优点

三维喷印技术色彩丰富，可选择的材料种类很多，可以实现24位全彩打印。这也

是该技术最具竞争力的特点之一。

三维喷印工艺采用粉末床结构，利用黏结剂粘接粉末成型，成型过程中不会产生残

余应力，因此可以完全通过粉床来支撑悬空结构，而不需要额外的支撑结构。

喷头可以进行阵列式（2Darray）扫描而非激光点扫描，因此打印速度快，能够实

现大尺寸零件的打印。

没有激光器，设备价格较为低廉。

（2）缺点

精度和光洁度不理想，多用于制作人偶和概念模型，不适合制作结构复杂和细节较

多的薄型物件。

利用3DP技术打印出的工件只能通过粉末粘结，粘结剂的粘结能力有限，其强度比

较低，基本只能做概念原型。

3DP技术中需要经历繁琐的后处理过程，比如烧结。因此与很多金属直接制造成型

技术相比可能没有优势。

3.3DP生产厂商及设备概况

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目前市场上采用3DP技术的主要厂家有美国3DSyst