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粘合劑噴射3D打印技術(shù)

發(fā)布時間:2022-06-24瀏覽次數(shù):207

粘合劑噴射是目前市場上廣泛使用的一種增材制造工藝,它的工作原理與其他 3D 打印方法類似,不同的是它是基于微滴粘合劑和粉末原料制造,所兼容的材料包括金屬、沙子、陶瓷和復(fù)合材料等。

粘結(jié)劑噴射技術(shù)是逐層制造所需部件,根據(jù)所使用的粘合劑和粉末,可能需要進行后處理步驟,如燒結(jié)。這種3D打印工藝在材料和設(shè)計方面具有很高的靈活性,以及生產(chǎn)大型部件的能力,這使得它成為許多制造商所看好的一項關(guān)鍵技術(shù)。但是,當(dāng)一個公司想要整合粘合劑噴射時,應(yīng)該考慮什么?該技術(shù)的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)是什么?

粘合劑噴射3D打印是如何工作的?

像其他所有的增材制造工藝一樣,粘合劑噴射是通過材料層的疊加來生產(chǎn)零件的。在這種情況下,粉末床的理想顆粒是球形的,直徑為1微米。為了使粉末顆粒相互粘連,使用打印頭將粘合劑噴到板上的所需位置。這一過程逐層重復(fù),直到獲得最終的物體。

粘結(jié)劑噴射的材料靈活性

粘合劑噴射技術(shù)與金屬、陶瓷、沙子和復(fù)合粉末等多種材料兼容。因此,它是一項能解決多種類型應(yīng)用的技術(shù)。例如,砂型粘結(jié)劑噴射在鑄造核心或模具的設(shè)計中很受歡迎,避免了對模具的需求,提供了更大的設(shè)計自由度。Andreas Müller解釋說:"ExOne沙子3D打印使用鑄造級沙子和粘合劑來制作金屬鑄造的模具和芯子。沙子也被打印成其他復(fù)雜的設(shè)計,再與樹脂浸潤在一起,形成耐用的最終使用部件。打印介質(zhì)和粘結(jié)劑的組合是為每個應(yīng)用定制的。我們的3D打印機可以處理各種砂鑄材料,包括硅砂和陶瓷砂。不同的粘合劑,如呋喃、酚醛和無機粘合劑可用于鑄造從鋁和鎂到鐵和鋼的各種合金"。

如果現(xiàn)在把目光轉(zhuǎn)向金屬,同樣存在材料的多樣性。Lefteris Havouzis說:"一般來說,所有的合金都可以有效地?zé)Y(jié)(主要是鐵基合金,如不銹鋼、工具鋼、鎳基超級合金、鉻鈷合金,以及難以焊接的合金,如耐火合金)。最重要的一點是,粘結(jié)劑噴射可以用于難以焊接的合金,而這是激光增材工藝難以實現(xiàn)的?!?/span>

在工藝方面,打印后的燒結(jié)步驟是必不可少的一步。在離開3D打印機后,通常被稱為生坯部件的部件充滿孔隙,會變得非常脆弱,必須進行熱處理以獲得其最終的機械性能。與其他使用粉末的金屬工藝不同,金屬粘合劑噴射不需要打印支撐,因為周圍的粉末支撐著零件。

最后,在陶瓷方面,粘合劑噴射也是制造商使用的技術(shù)之一。Vincent Poirier解釋說:"理論上,所有的陶瓷材料都可與粘結(jié)劑噴射兼容,只要開發(fā)了合適的粘結(jié)劑,并且可以制備出球形顆?;蚩梢皂樌佌沟姆勰T趯嵺`中,為該工藝開發(fā)的陶瓷材料往往會比增材制造技術(shù)更具有優(yōu)勢"。因此,在選擇陶瓷粉末粘結(jié)時,應(yīng)用是關(guān)鍵。你必須有一個非常具體的項目,否則,選擇這種工藝是不靠譜的。氧化鋁、氧化鋯、碳化硼或浸潤碳化硅都是可以用于粘合劑噴射的陶瓷,并且它們在太空領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

粘合劑噴射的優(yōu)點和局限性

如前所述,粉末粘結(jié)的主要優(yōu)勢之一是它的材料兼容性。不過,一切都是相對的:例如,盡管激光增材技術(shù)的應(yīng)用很廣泛,但可用于這一技術(shù)的金屬材料范圍卻很有限。但是,粘結(jié)劑噴射能夠根據(jù)所需的應(yīng)用在粉末/粘合劑上進行組合,這一方向是非常有趣的。

這也是一項允許生產(chǎn)大型部件的技術(shù),當(dāng)然,這取決于機器的能力。事實上,粘合劑噴射是在室溫下進行的,這消除了熱變形(翹曲)的風(fēng)險。因此,用戶將能夠想象更大和更復(fù)雜的零件。Lino3D的Lefteris Havouzis補充說:"與其他的金屬3D打印技術(shù)相比,粘結(jié)劑噴射技術(shù)設(shè)計的自由度要更大,可以實現(xiàn)更復(fù)雜的生產(chǎn)組合,減少制作時間。在同一次打印中,我們可以打印幾十個不同的批次,而不需要任何改變。"

除了零件的數(shù)量之外,還可以提到工藝的相對速度和簡單性。Andreas Müller評論說:"粘結(jié)劑噴射技術(shù)在增材制造方法中特別以其高容積率輸出而聞名。在增材制造技術(shù)中,它也是與傳統(tǒng)印刷最相似的,方法簡單,速度快。粘合劑的功能就像墨水一樣,它在粉末層上移動,就像在紙上打印一樣,形成最終產(chǎn)品。相比之下,許多其他形式的3D打印是用一個點--通常是激光或噴嘴--將材料擠壓、熔化或焊接在一起來制造零件。這種工藝需要更多的材料和時間,以單點逐層拉出每個零件。" 相比之下,粘結(jié)劑噴射機可以一次沉積許多粘結(jié)劑液滴,減少制造時間,提高生產(chǎn)率。然而,請注意,后處理步驟會延長這個過程。

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