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大师兄*

3DP快速成形技术  
       3DP快速成形技术根据其喷射材料的不同，可 分为两类：
1、粘结成形3DP和直接成形3DP。
2、粘结成形3DP  粘结成形3DP的工作原理如图1所示。
      首先  在成形室工作台上均匀地铺上一层粉末材料，接着  打印头(也称喷头)按照零件截面形状，将粘结材料有选择性地打印(喷射)到已铺好的粉末层上，使零  件截面有实体区域内的粉末材料粘接在一起，形成 截面轮廓，一层打印完后工作台下移一定高度，然后  重复上述过程。如此循环逐层打印直至工件完成， 再经后处理。得到成形制件。

由粘结成形3DP的工作原理可知，基于该技术  的3DP快速成形系统主要应由以下几部分组成：
       打印头控制系统(包括喷头、喷头控制和粘结材料供 给与控制)
       粉末材料系统(包括粉料储存、喂料、铺 料及回收)
       3个方向的运动机构与控制(包括打印 头在X轴和y轴方向的运动，工作台在Z轴方向的  运动)、成形室、计算机硬件与软件。
       粘结成形3DP中常用的成形材料是淀粉基粉 末和石膏基粉末，也可以用陶瓷基粉末或金属基粉 末等其它材料直接成形陶瓷或金属等制件。由于未 粘接的粉末材料可以作支撑，因此粘结成形3DP中 不需要考虑支撑，打印头的个数最少可以只设置1 个。若将粘结材料制成彩色，则该方法可以直接成 形出彩色的制件，这是目前唯一可以制作彩色制件 的liP工艺。目前已商品化生产基于该技术3DP快 速成形设备的厂家是美国的Z Corporation公司。

3DP成形技术的发展现状  
       3DP技术是美国麻省理工学院Emanual Sa—  chsE朝等人开发的。3DP技术改变了传统的零件设 计模式，真正实现了由概念设计向模型设计的转变。 近几年来，3DP技术在国外得到了迅猛的发展。美  国Z Corp公司与日本Riken Institute于2000年研  制出基于喷墨打印技术的、能够作出彩色原型件的 三维打印机。该公司生产的Z400，Z406及Z810打 印机是采用MIT发明的基于喷射黏结剂黏结粉末 工艺的3DP设备。2000年底以色列的Object Geometries公司推出了基于结合3DInk—Jet与光固 化工艺的三维打印机Quadra。美国3D Systems、 荷兰TNO以及德国BMT公司等都生产出自己研 制的3DP设备。目前清华大学、西安交通大学、上 海大学等国内高校和科研院所也在积极研发此类设 备。3DP技术在国外的家电、汽车、航空航天、船 舶、工业设计、医疗等领域已得到了较为广泛的应 用，但在国内尚处于研究阶段。  自美国麻省理工学院提出基于喷射黏接剂黏接 粉末工艺的3DP成形技术以来，经过十几年的发 展，国外已经开发出多种新材料新工艺的成形技术， 并已生产出相应的三维打印机。根据其使用的不同 材料类型，3DP成形技术可分为黏接材料三维打印 成形、光敏材料三维打印成形和熔融材料三维打印 成形3种工艺¨]。  2 3DP成形技术的基本原理及流程  2．1 3DP成形技术的基本原理  3DP技术与SLA，SLS，FDM和LOM技术一  样，都是基于离散／堆积制造思想的快速成形技术。 3DP成形技术是一种基于喷射技术，从喷嘴喷射出 液态微滴或连续的熔融材料柬，按一定路径逐层堆 积成形的RP技术。三维打印也称粉末材料选择性 黏结，其工艺原理[5]如图1所示。喷头在计算机的 控制下，按照截面轮廓的信息，在铺好的一层粉末材

        3DP成形工艺的工作流程  3DP技术是一个多学科交叉的系统工程，涉及 CAD／CAM技术、数据处理技术、材料技术、激光技 术和计算机软件技术等，其成形工艺过程包括模型 设计、分层切片、数据准备、打印模型及后处理等 步骤。  在采用3DP设备制件前，必须对CAD模型进 行数据处理。由UG，Pro／E等CAD软件生成 CAD模型，并输出STL文件，必要时需采用专用软 件对STL文件进行检查并修正错误。但此时生成 的STL文件还不能直接用于三维打印，必须采用分 层软件对其进行分层。层厚大，精度低，但成形时间 快；相反，层厚小，精度高，但成形时间慢。分层后得 到的只是原型一定高度的外形轮廓，此时还必须对 其内部进行填充，最终得到三维打印数据文件。
3DP具体工作过程如下：
1)采集粉末原料；
2)将粉末铺平到打印区域；  
3)打印机喷头在模型横截面定位，喷黏结剂；
4)送粉活塞上升一层，实体模型下降一层以继 续打印；  
5)重复上述过程直至模型打印完毕；  
6)去除多余粉末，固化模型，进行后处理操作。