全彩色的3D打印,能够把设计方案的色彩效果,直接呈现在实体模型之上,这给设计评估以及沟通带来了显著的便利。
技术原理与二维打印相似
最为接近传统喷墨打印工作方式的是三维印刷技术,它的核心是运用一个打印喷头,把液态粘结剂选择性地喷射至铺平的粉末材料薄层该处,粉末碰到粘结剂后迅速固化粘接,进而形成当前层的实体截面 。
和传统打印机不一样,传统打印机是在纸张上对喷头进行移动的,而3D打印的平台会一层一层的往下降落。当每一层打印完成之后,供料系统就会去铺设新的粉末用于打印。之后喷头紧接着将下一层的截面打印出来。按照这样的方式反复循环操作,不断叠加,最终一个被粉末围绕着的立体模型就被“打印”打造成功了。
起源于麻省理工学院
在1993年的时候,这项技术在美国麻省理工学院被发明出来了。到1995年,Z公司得到了该技术的独家授权着手开启早期的商业化推广。于2011年,3D Systems公司把相关业务给收购了,并且还再接再厉推动其发展。
通过历经多年的不断演进,此项技术已然成为了在市场之上最早达成全彩色输出的3D打印方案当中的一个。除了3D Systems之外,在国际范围之内还有ExOne等公司同样专心致力于此类工艺的设备以及材料的开发 。
粘结成型而非激光烧结
与同样运用粉末材料的激光选区烧结技术不太一样么,这项技术并不依靠高能激光束。它借助喷发出来的粘结剂达成粉末颗粒之间的结合。这样一种处于常温状态下的粘合进程,致使成型速度比较快些呃,并且设备成本跟维护相对而言是偏低的。
设备构造相对简单,原因在于不需要激光器以及保护气氛,成型过程主要依靠精确的粘结剂喷射与粉末铺设,这让制造大型部件具备了可能性,当前最大可打印尺寸已达到四米 。
实现全彩色的关键步骤
达成彩色的诀窍在于粘结剂自身,。在打印之前,系统会依照三维模型每个截面的颜色讯息,把不同颜色的液体粘结剂于打印头内部予以混合,。而后,混合好的彩色粘结剂被精确地喷射至粉末相应的位置,。
被彩色粘结剂浸润且粘合的粉末,其颜色被固定于实体之中。完成一层后,铺粉以及彩色打印的过程得以重复。最终,当模型从粉末里取出时,其自然便拥有了设计图预设的丰富色彩与渐变效果。
广泛的材料选择与后处理
按理来说,任何能够被制作成细小粉末状的物质,都存在应用于这种工艺的可能性。常见的材料涵盖石膏,还有陶瓷粉末,以及砂子,另外还有部分复合粉末。这给不同行业的应用奠定了基础。
刚完成打印的模型,其强度处于较低状态,因而需要开展后处理操作。一般来讲,要清除掉模型表面那些松散的粉末,并且运用特殊的渗透剂,像是透明胶水或者树脂,来进行浸泡加固。在经过这样的处理之后,模型的强度以及表明质量能够获得显著的提升,进而满足展示的需求,亦或是对于进一步加工的要求 。
优势局限与应用场景
该项技术具备的最大优点在于,能够迅速制造出全彩色的模型,可直观将设计外观予以呈现,并且并不需要去设计额外的支撑结构,如此一来便节省了材料以及后期处理所需的时间。它于建筑展示、艺术创作、影视道具以及教育领域当中有着广泛的应用 。
其主要存在的缺点是,成型件显现出的机械强度是比较差的,一般而言仅仅是适合当作展示原型或者翻铸模具来使用,很难直接将其用于功能性测试或是承重部件方面。借助粘结金属粉末,并且开展后期烧结以及熔渗操作,能够制造出可以使用的金属零件,然而这是属于较为特殊的工业应用形式。
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