粘合剂喷射概述

什么是粘合剂喷射？ 1993 年，麻省理工学院开发了这种粉床喷墨形式的 3D 打印，可以用各种材料打印复杂的零​​件。如今，在多个行业中都有粘合剂喷射应用，您可以创建从金属零件到大型砂铸芯再到全彩原型的所有东西。粘合剂喷射快速且具有成本效益，但许多产品团队并不熟悉这种制造工艺。这是你需要知道的。

什么是粘合剂喷射？

虽然许多其他 3D 打印方法使用单个喷嘴或激光逐层创建零件，但粘合剂喷射将液体粘合剂喷射到粉末床上。事实上，粘合剂喷射 3D 打印过程类似于 2D 打印机在纸张上添加墨水的方式。它主要用于打印金属、沙子和陶瓷，并以速度快、经济实惠和能够打印大型零件而闻名。

要开始粘合剂喷射过程，您需要创建零件的数字模型，对其进行切片，然后将其发送给您的制造合作伙伴。然后他们将其输入粘合剂喷射打印机。然后，重涂刀片或滚筒将在构建平台上铺一层薄薄的粉末，带有喷墨喷嘴的托架将通过粉末床，沉积粘合剂滴。如果您正在创建全彩零件，机器也会在此步骤中沉积彩色墨水。

然后构建平台将根据您的模型的层厚度降低。大多数全彩模型的层高为 100 微米，大多数金属零件的层高为 50 微米，大多数砂型铸造模具材料的层高在 200 到 400 微米之间。接下来，刀片或滚筒将重新涂覆表面，该过程将重复，直到您的零件完成。然后，您的工程师可以治愈您的零件以增加其强度，轻轻地将其从粉末床上的松散粉末中取出，并使用刷子或加压空气清洁它。

刚使用粘合剂喷射制造的零件处于未加工状态，通常具有高孔隙率和较差的机械性能。因此，您的工程师可能会在打印后添加一些后处理步骤，具体取决于您的零件材料。例如，金属部件可能需要用青铜等低熔点金属烧结。如果你有一个全彩色的零件，你的工程师可能会用丙烯酸渗透它以提高它的活力。如果您有砂型铸造型芯或模具，则无需额外加工。

常用材料粘合剂喷射材料

粘结剂喷射材料分为三类——粉末、沙子和金属。

砂岩和 PMMA 粉末

由于粘合剂喷射 3D 打印机通常具有在主打印头添加粘合剂时添加颜色的辅助打印头，因此使用砂岩或聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 粉末可以轻松创建全彩模型。然而，生成的零件会非常脆弱——即使经过处理——最好用作地形图或小雕像等非功能模型。

沙子

沙子和硅砂相对便宜，因此非常适合制作一次性模具和型芯。粘合剂喷射砂不仅使您能够创建使用传统方法难以或不可能生产的复杂几何形状，而且您还能够实现 ± 0.3 毫米的尺寸精度。另外，请注意：

• 您不需要额外的后期处理。
• 砂型铸造型芯和模具的层厚通常在 200 到 400 微米之间。
• 构建尺寸可大至 2200 x 1200 x 600 毫米。

金属

粘合剂喷射也是 3D 打印金属的流行选择。它的经济性比选择性激光烧结 (SLS) 或选择性激光熔化 (SLM) 高 10 倍，并提供高达 800 x 500 x 400 毫米的相对较大的构建尺寸。粘合剂喷射还允许复杂的几何形状，不需要支撑结构，并且尺寸精度为 ± 0.2 mm。

粘合剂喷射与钢、钛、铬铁矿、铜等兼容，但无论您使用哪种金属，您都需要对零件进行后处理以提高其强度。后处理选项包括：

• 渗透： 渗透包括将固化部件放入热炉中。粘合剂烧掉后，零件的密度将降低到 60% 左右。然后，您的工程师可以用青铜或其他低熔点金属填充留下的空隙，直到其密度达到至少 90%。被渗透的部分比较坚固，具有良好的机械性能，但渗透后会缩小 2% 左右。

• 烧结： 如果您想要更好的机械性能，您可以对金属部件进行烧结。烧结包括在熔炉中加热零件以烘烤其粘合剂并融合其金属颗粒。烧结零件具有很高的耐腐蚀性和 3% 的孔隙率，但缺点是它们通常会从初始尺寸缩小 20% 左右。即使您的设计已经占了 20% 的收缩率，这种收缩率也可能不均匀，这可能会导致打印后不准确。

粘合剂喷射的优缺点

当您选择活页夹喷射时，您可以：

• 实现相对较高的尺寸精度： 由于粘合剂喷射是在室温下进行的，因此您无需担心翘曲，您的零件将保持高度精确的尺寸。如果您使用金属进行粘合剂喷射，您也无需担心在二次后处理过程中释放残余应力。但是，您可能会注意到烧结后的收缩。

• 省钱： 使用粘合剂喷射金属零件比使用 SLM 或 SLS 经济十倍以上。它不仅更实惠，而且使用的能源也更少，因为它使用液体粘合剂而不是激光。此外，粘合剂喷射陶瓷和金属粉末通常比用于 SLS 和 SLM 的粉末更实惠。同样，您可以通过粘合剂喷射生产全彩原型，而成本只是通过 SLS、SLM 或材料喷射通常生产成本的一小部分。

• 放弃支持结构： 在粘合剂喷射中，未结合的粉末为您的零件提供所需的所有支撑，消除了对支撑结构的需求，并为您提供了更多的设计自由度。与其他 3D 打印技术相比，这也意味着更短的后处理时间和更少的材料消耗。

• 减少浪费： 100% 未使用的粉末可重复用于未来的打印，帮助您节省材料和金钱。相比之下，SLS 3D 打印机使用的粉末中只有 50% 可重复使用。

• 同时快速生产一个大零件或几个小零件： 粘合剂喷射机的构建体积高达 2200 x 1200 x 600 毫米，这意味着您可以生产大型零件或同时构建多个较小的零件。

但是，使用粘合剂喷射时需要考虑一些缺点。请记住：

• 金属粘合剂喷射部件的机械性能低于 SLS 部件，因为它们的孔隙率较高。
• 与其他 3D 打印工艺相比，粘合剂喷射提供的材料选择有限。
• 零件在绿色状态下很脆，这意味着您只能打印粗略的细节。
• 大多数粘合剂喷射部件都需要后处理，这会显着延长生产时间并引入误差。

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粘合剂喷射是一种快速且经济实惠的技术，非常适合大型印刷品和全彩原型。粘合剂喷射是您下一个项目的最佳工艺吗？与经验丰富的制造合作伙伴合作可以帮助您做出正确的决定。

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