噴射技術：材料噴射與粘結劑噴射的特點
近兩年噴射技術每隔一段時日便進入人們的視線，推出相應技術的無一不是明星企業，Stratasys、XJET、惠普陸續推出了基于噴射技術的打印機，這些打印機正在解決傳統的打印工藝無法解決的問題—彩色、批量以及高表面質量。
然而，當人們驚呼技術本身革命的同時，打印機與材料成本的高昂也讓人望而卻步。基于此，噴射技術自身的發展正在使這一現狀發生改變。Stratasys宣布推出推出全新的用于噴射技術的3D打印材料，使成本降低50%；惠普新推出4210系統，從設備結構方面進行改進實現零件批量制造，實現效率進一步提升。
以上事實無一不在說明材料噴射技術正快速挑戰著激光在非金屬粉末和金屬粉末材料方面的應用，而且已經在金屬打印領域獲得了突破，成為金屬零件批量打印的重點技術。諸多消息顯示，材料噴射技術在3D打印行業中的地位正變得越來越重要，越來越不可忽視。筆者因此對噴射技術單獨做一期內容。
目前市面上的材料噴射技術分為兩類：噴射打印材料與噴射粘結劑。噴射打印材料的筆者稱為材料噴射成型技術，噴射粘結劑的統稱為粘結劑噴射成型技術（實際為3DP技術），根據各家情況的不同，筆者列了一個表：
從中看出，直接噴射成型材料的極少，只有Stratasys和XJET，而前者的核心技術Polyjet又跟XJET有莫大淵源；在3DP技術門類中，粘結劑又分為特殊膠水和樹脂粘結劑兩種，作用都是將粉末材料粘接成型。在過去幾年中，3DP用于砂型制作較多，隨著人們對大尺寸砂型結構的需求不斷增加，以及材料科技的發展，3DP技術逐漸擠占了激光打印的市場；而近期在金屬打印方面，高速、批量和低成本三個關鍵詞賺足了人氣，使人們認識到3DP不僅僅可以用來粘接鑄造砂和尼龍粉末，因而獲得大量投資，粘結劑噴射技術正在成為金屬打印領域一顆新星！接下來筆者主要介紹目前主流的噴射打印技術。
材料噴射成型技術
1.Polyjet技術
技術特點：直接噴射樹脂成型材料
技術原理：Polyjet技術，采用樹脂噴射的方式提供材料，在需要打印的位置識別當前層的顏色并噴射樹脂，通過光照實現固化，可立即使用完全固化的模型，無需額外進行后續固化。
點評：精度、強度很高，可實現多材料不同位置噴射，吊打普通3DP，但價格也很昂貴。可用于制作注塑模具、夾具、固定裝置、教學和促銷展品、生產部件等。
2.NPJ納米粒子噴射技術
技術特點：直接噴射含金屬粉末或陶瓷顆粒的油墨成型零件
技術原理：將包裹有納米金屬粉、陶瓷粉或支撐粒子的液體裝入打印機并噴射在建造平臺 上，通過高溫使液體蒸發留下金屬部分，最后通過低溫燒結完成成型。
點評：細節、表面光潔度和精度表現力極高，關鍵在于納米顆粒在油墨中的分散；清理和后處理會很簡單；納米材料成本高昂，只怕買得起設備用不起材料，官方介紹的成本更低并不可信。適合用來打印鈦合金醫療器械，如膝關節植入物，還能為汽車和航空航天領域生產鋁合金零件。
粘結劑噴射技術
粘結劑噴射技術的最大優點就是突破了激光制造的尺寸限制，使尼龍、鑄造砂型的打印尺寸達到數米，金屬打印實現了批量和低成本，因此成為各種風投的新寵兒。
1.用于陶瓷、鑄造砂打印
技術特點：通過向粉層零件橫截面噴射粘結劑來粘接零件。
技術原理：打印頭通過移動，在零件橫截面噴射膠水（噴頭直徑通常在80μm）來制造零件，一層打印完畢之后，零件降低一個層厚重新鋪粉再噴射膠水，重復該過程直到零件制作完畢。根據材料不同，選擇是否需要后續燒結。
點評：將砂型打印拓寬數倍，速度得以提升，成本降低。
2.用于金屬粉末打印
技術特點：打印過程近似冷成型。
技術原理：通過一層層噴射粘結劑實現零件成型，后通過高溫燒結將零件制作完成。
點評：可批量、低成本、高速度打印，零件需要的支撐較少，材料成型存在收縮。
總結
材料噴射技術相比粘結劑噴射技術要困難的多，尤其是XJET的納米粒子噴射技術。材料成本仍然是限制技術發展的重要問題，相對于Polyjet已得到相對廣泛的應用，XJET的商用化還須拭目以待。
粘結劑噴射技術在金屬打印領域的應用，筆者認為這大大超過了XJET納米粒子噴射技術的風頭。在粘接金屬之前，XJET曾被認為是未來之星，但技術的革新速度讓人感嘆。同時粘結劑噴射用于金屬打印，相對粉末激光成型來說也有諸多優勢，前者往往不許添加支撐，可以打印SLM不能打印的更為復雜的結構，以及SLM難以成型的材料。但一種技術是很難完全替代另一種技術的，粘結劑噴射金屬成型后續需要燒結，而且涉及材料收縮問題，在一次制造高精度小型零件方面存在弊端，在制造大型零件方面比不上Lens，甚至在表面光潔度方面也比不上XJET。總之，每種技術各有所長，很難出現一枝獨秀的局面。
但無論怎樣，噴射技術正在越來越得到人們的關注，3D打印技術本身的突破使其改變制造業成為可能。
來源：3D打印技術參考
(責任編輯：admin)
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