三维打印快速成型工艺分析课件

第六章机械工业出版社（第三版）三维打印快速成型及其他快速成型工艺第六章机械工业出版社（第三版）三维打印快速成型及其他快速成1第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺

除了前面介绍的4种快速成型技术方法比较成熟之外，其它的许多技术也已经实用化，如三维打印成型（ThreeDimensionalPrinting，3DP）、激光立体成型、电子束选区熔化、电子束熔丝层积、细胞三维结构的增材制造成形、三维焊接（ThreeDimensionalWelding）等。

其中三维打印快速成型技术因其材料较为广泛，设备成本较低且可小型化到办公室使用等，近年来发展较为迅速。三维打印快速成型工艺之所以称之为打印成型，是因为该种快速成型工艺是以某种喷头作为成型源，其运动方式与喷墨打印机的打印头类似，在台面上做X-Y平面运动，所不同的是喷头喷出的不是传统喷墨打印机的墨水，而是粘结剂、熔融材料或光敏材料等，基于快速成型技术基本的堆积建造模式，实现原型的快速制作。依据其使用材料不同及固化方式不同，3DP快速成型技术可分为粉末材料三维喷涂粘结成型、熔融材料喷墨三维打印成型两大类工艺。第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺除了212喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维喷涂粘结快速成型工艺34其他快速成型工艺第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺12喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维3

1.三维喷涂粘结快速成型工艺的基本原理粉末材料三维打印粘结（3DP或3DPG-ThreeDimensionalPrintingGluing）快速成型工艺是由美国麻省理工学院开发成功的，它的工作过程类似于喷墨打印机。目前使用的材料多为粉末材料（如陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉末等），其工艺过程与SLS工艺类似，所不同的是材料粉末不是通过激光烧结连接起来的，而是通过喷头喷涂粘结剂（如硅胶）将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘结剂粘结的零件强度较低，还需后处理。后处理过程主要是先烧掉粘接剂，然后在高温下渗入金属，使零件致密化以提高强度。

第一节三维喷涂粘结快速成型工艺1.三维喷涂粘结快速成型工艺的基本原理第一节三维喷4图6-1

三维喷涂粘结工艺原理

以粉末作为成型材料的3DP的工艺原理如图6-1所示。首先按照设定的层厚进行铺粉，随后根据当前叠层的截面信息，利用喷嘴按指定路径将液态粘结剂喷在预先铺好的粉层特定区域，之后工作台下降一个层厚的距离，继续进行下一叠层的铺粉，逐层粘结后去除多余底料便得到所需形状制件。第一节三维喷涂粘结快速成型工艺图6-1三维喷涂粘结工艺原理以粉末作为成型52.三维喷涂粘结快速成型工艺的特点三维喷涂粘结快速成型制造技术在将固态粉末生成三维零件的过程中与传统方法比较具有很多优点：

◎成本低

◎材料广泛

◎成型速度快

◎安全性较好

◎应用范围广第一节三维喷涂粘结快速成型工艺

三维喷涂粘结快速成型技术在制造模型时也存在许多缺点，如果使用粉状材料，其模型精度和表面粗糙度比较差，零件易变形甚至出现裂纹等，模型强度较低，这些都是该技术目前需要解决的问题。2.三维喷涂粘结快速成型工艺的特点第一节三维喷涂粘63.三维喷涂粘结快速成型工艺过程

三维喷涂粘结快速成型技术制作模型的过程与SLS工艺过程类似，下面以三维喷涂粘结快速成型工艺在陶瓷制品中的应用为例，介绍其工艺过程。

①利用三维CAD系统完成所需生产的零件的模型设计。

②设计完成后，在计算机中将模型生成STL文件，并利用专用软件将其切成薄片。每层的厚度由操作者决定，在需要高精度的区域通常切得很薄。

③计算机将每一层分成矢量数据，用以控制粘结剂喷射头移动的走向和速度。④用专用铺粉装置将陶瓷粉末铺在活塞台面上。

⑤用校平鼓将粉末滚平，粉末的厚度应等于计算机切片处理中片层的厚度。

⑥计算机控制的喷射头按步骤③的要求进行扫描喷涂粘结，有粘接剂的部位，陶瓷粉粘结成实体的陶瓷体，周围无粘结剂的粉末则起支撑粘结层的作用。

第一节三维喷涂粘结快速成型工艺3.三维喷涂粘结快速成型工艺过程第一节三维喷涂粘结快7

⑦计算机控制活塞使之下降一定高度(等于片层厚度)。

⑧重复步骤④、⑤、⑥、⑦四步，一层层地将整个零件坯体制作出来。

⑨取出零件坯，去除未粘结的粉末，并将这些粉末回收。

⑩对零件坯进行后续处理，在温控炉中进行焙烧，焙烧温度按要求随时间变化。后续处理的目的是为了保证零件有足够的机械强度及耐热强度。第一节三维喷涂粘结快速成型工艺⑦计算机控制活塞使之下降一定高度(等于片层厚度)。第8

a)结构陶瓷制品b)注射模具图6-2

采用3DP工艺制作的结构陶瓷制品和注射模具图6-3经过3DP工艺制作的金属制件第一节三维喷涂粘结快速成型工艺a)结构陶瓷制品b)注94.三维喷涂粘结快速成型技术若干问题（1）成型材料性能要求三维喷涂粘结快速成型工艺对粉末材料的基本要求如下：

①颗粒小，尺度均匀；

②流动性好，确保供粉系统不堵塞；

③熔滴喷射冲击时不产生凹坑、溅散和空洞等；

④与粘结液作用后固化迅速。三维喷涂粘结快速成型工艺对粘结液的基本要求如下：

①易于分散且稳定，可长期储存；

②不腐蚀喷头；

③粘度低，表面张力高；④不易干涸，能延长喷头抗堵塞时间。第一节三维喷涂粘结快速成型工艺4.三维喷涂粘结快速成型技术若干问题第一节三维喷涂粘结快10

（2）基本工艺参数三维喷涂粘结快速成型的基本工艺参数包括：喷头到粉末层的距离，粉层厚度，喷射和扫描速度，辊子运动参数，每层间隔时间等。当制件精度及强度要求较高时，层厚应取较小值。粘结液与粉末空隙体积比即为饱和度，其程度取决于层厚、喷射量及扫描速度的大小，对制件的性能和质量具有较大影响。喷射与扫描速度应根据制件精度与质量及时间的要求与层厚等因素综合考虑。（3）成型速度三维喷涂粘结快速成型工艺的成型速度受粘结剂喷射量的限制。典型的喷嘴以1cm3/min的流量喷射粘结剂，若有100个喷嘴，则模型制作速度为200cm3/min。美国麻省理工学院开发了两种形式的喷射系统:点滴式与连续式。这种多喷嘴的点滴式系统的成型速度已达每层仅用5s的时间(每层面积为0.5m×0.5m)，而连续式的则达到每层0.025s的时间。（4）成型精度三维喷涂粘结快速成型技术制作的模型的精度由两个方面决定：一是喷涂粘结时制作的模型坯的精度，二是模型坯经后续处理(焙烧)后的精度。第一节三维喷涂粘结快速成型工艺（2）基本工艺参数第一节三维喷涂粘结快速成型工艺1112喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维喷涂粘结快速成型工艺34其他快速成型工艺第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺12喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维12第二节喷墨式三维打印快速成型工艺zxyMJM喷头工作台原材料图6-4

多喷嘴喷墨三维打印原理

像三维喷涂粘结快速成型工艺的建造过程类似于SLS工艺一样，喷墨式三维打印快速成型工艺的建造过程类似于FDM工艺。喷墨式三维打印快速成型设备的喷头更像喷墨式打印机的打印头。与喷涂粘结工艺显著不同之处是其累积的叠层不是通过铺粉后喷射粘结液固化形成的，而是从喷射头直接喷射液态的工程塑料瞬间凝固而形成薄层。

多喷嘴喷射成型为喷墨式三维打印设备的主要成型方式，喷嘴呈线性分布。喷嘴数量越来越多，打印精度（分辨率）越来越高，如3DSystems公司的ProJet6000型设备的特清晰打印模式（XHD）的打印精度为0.075mm，层厚为0.05mm。微熔滴直径的大小决定了其成型的精度或打印分辨率，喷嘴的数量多少决定了成型效率的高低。第二节喷墨式三维打印快速成型工艺zxyMJM工作台原材料图1312喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维喷涂粘结快速成型工艺34其他快速成型工艺第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺12喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维14三维打印快速成型技术作为喷射成形技术之一，具有快捷、适用材料广等许多独特的优点。该项技术是继SLA、LOM、SLS和FDM四种应用最为广泛的快速成型工艺技术后发展前景最为看好的一项快速成型技术。目前，该项技术由MIT研究取得成功后已经转让给ExtrudeHone、Soligen、SpecificSurfaceCoporation、TDKCoporation、Therics以及ZCoporation等6家公司。已经开发出来的部分商品化设备机型有ZCorp公司的Z系列，Objet公司的Eden系列、Connex系列及桌上型3D打印系统，3DSystems公司开发的PersonalPrinter系列与Professional系列以及Solidscape公司（原SandersPrototypeInc.）的T系列等。第三节三维打印快速成型设备及材料三维打印快速成型技术作为喷射成形技术之一，具有151.ZCorp公司开发的设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料1.ZCorp公司开发的设备及材料第三节三维打印快速成16图6-2

ZCorp公司的Z150设备及其制作的白色模型图6-3

ZCorp公司的Z250设备及其制作的彩色模型第三节三维打印快速成型设备及材料图6-2ZCorp公司的Z150设备及其制作的白色模型17

图6-4ZCorp公司的Z350设备及其制作的白色模型第三节三维打印快速成型设备及材料图6-4ZCorp公司的Z350设备及其制作的白18

图6-5ZCorp公司的Z650设备及其制作的彩色模型第三节三维打印快速成型设备及材料图6-5ZCorp公司的Z650设备及其制作的192.Objet公司开发的设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料2.Objet公司开发的设备及材料第三节三维打印快速成型20a)Connex500b)Connex350V图6-7

Objet公司的Connex型号设备图6-8

Objet公司的Objet260型号设备第三节三维打印快速成型设备及材料a)Connex50021图6-9

Objet公司的Eden型号设备a)Objet24b)Objet30图6-10Objet公司的Eden型号设备第三节三维打印快速成型设备及材料图6-9Objet公司的Eden型号设备a)Objet222第三节三维打印快速成型设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料23第三节三维打印快速成型设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料24

3.3DSystems公司开发的设备及材料3DSystems公司作为快速成型设备全球最早的设备供应商，一直以来致力于快速成型技术的研发与技术服务工作，在引领SLA光固化快速成型技术的同时，也陆续开展了其他快速成型技术的研究，陆续推出SLS设备及3DP设备等。近期，成功并购ZCorp公司，3DP技术的实力和地位再上新台阶。面向不同用户的需求，目前推出的3DP设备分为Personal系列与Professional系列。2009年以来，3DSystems公司推出价格1万美元以下的面向小客户的Personal3DP设备。主要型号有Glider、AxisKit、RapMan、3DTouch、ProJet1000、ProJet1500、V-Flash等。第三节三维打印快速成型设备及材料3.3DSystems公司开发的设备及材料第三节三25Glider3DPrinter的外轮廓尺寸只有508（W）×406.4（D）×355.6（H）mm大小，重量只有7kg。建造速度为23mm/h，可制作模型的大小为203（W）×203（D）×140（H）mm。层厚为0.3mm，喷嘴直径为0.5mm，位置精度为0.1mm。下图为Gilder3DPrinter的照片，售价仅1400美元左右。图6-113DSystems公司的Gilder三维打印机第三节三维打印快速成型设备及材料Glider3DPrint263DTouchPrinter增加了触摸屏，型号分为单头、双头和三头等，轮廓尺寸为600×600×700mm，重量为38kg，价格约为4000美元，适合于家庭、学校教室及办公室使用。下图为3DTouchPrinter的照片。图6-123DSystems公司的3DTouch三维打印机第三节三维打印快速成型设备及材料3DTouchPrinte27第三节三维打印快速成型设备及材料

ProJet1000&1500个人打印机及V-Flash个人打印机具有更高的打印分辨率和速度、更明亮的色彩及打印的模型耐久性更好，其设备主要参数如表6-6所示，使用材料为VisiJetFTI，其性能如表6-7所示。第三节三维打印快速成型设备及材料28第三节三维打印快速成型设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料29第三节三维打印快速成型设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料30第三节三维打印快速成型设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料31图6-143DSystems公司的ProJetSD3000三维打印机图6-153DSystems公司的ProJet5000三维打印机图6-163DSystems公司的ProJet6000三维打印机第三节三维打印快速成型设备及材料图6-143DSystems公司的ProJet图6-3212喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维喷涂粘结快速成型工艺34其他快速成型工艺第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺12喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维33第四节其他快速成型工艺激光净成型电子束选区熔化电子束熔丝层积细胞三维结构的增材制造成形金属微滴3D打印成形………第四节其他快速成型工艺34激光近成形技术的基本原理如图1所示。首先在计算机中生成零件的三维CAD实体模型，然后将模型按一定的厚度切片分层，即将零件的三维形状信息转换成一系列二维轮廓信息，随后在数控系统的控制下，用同步送粉激光熔覆的方法将金属粉末材料按照一定的填充路径在一定的基材上逐点填满给定的二维形状，重复这一过程逐层堆积形成三维实体零件。原则上也可以采用同步送丝激光熔覆的方法来成形零件。激光净成型激光近成形技术的基本原理如图1所示。首先在计算机中生成零件的35三维打印快速成型工艺分析课件36三维打印快速成型工艺分析课件37电子束熔丝层积在真空环境中，利用高能量密度的电子束熔化送进的金属丝材，按照计算机预先规划的路径层层堆积，形成致密的冶金结合，直至制造出近净成形的零件与毛坯。国外也称为电子束直接制造技术（ElectronBeamDirecManufacturing，EBDM）。由于成形速度快，往往尺寸精度及表面质量不高，成形后还需进行少量的数控加工。适用于航空航天飞行器大型整体金属结构的快速、低成本制造。电子束熔丝层积在真空环境中，利用高能量密度的电子束熔化送进的38三维打印快速成型工艺分析课件39电子束选区熔化工艺原理:电子束选区熔化成形技术（ElectronBeamselectivemelting,EBSM）是利用电子束为能量源，在真空保护下高速扫描加热预置的粉末，通过逐层熔化叠加，直接自由成形多孔、致密或多孔-致密复合三维产品的技术。其工作原理如图所示。首先，在工作台上铺一薄层粉末，电子束在电磁偏转线圈的作用下由计算机控制，根据制件各层截面的CAD数据有选择地对粉末层进行扫描熔化，未被熔化的粉末仍呈松散状，可作为支撑；一层加工完成后，工作台下降一个层厚的高度，再进行下一层铺粉和熔化，同时新熔化层与前一层熔合为一体；重复上述过程到制件加工完后从真空箱中取出，用高压空气吹出松散粉末，得到三维零件。电子束选区熔化工艺原理:电子束选区熔化成形技术（Electr40三维打印快速成型工艺分析课件41细胞三维结构的增材制造成形细胞三维结构对于生理和病理研究、药物筛选及其毒副作用研究、癌细胞生长研究以及细胞高密度培养等都具有重要的意义，其终极目标是实现人工组织或器官的制造。细胞三维结构的制造，将制造科学的研究领域由无生命材料，向生命材料扩展，但同时也提出了巨大的挑战。细胞三维结构的增材制造成形细胞三维结构对于生理和病理研究、药42金属微滴3D打印成形金属微滴3D打印技术是一种融合了熔滴按需喷射、快速原型技术和快速凝固技术，以“原材料逐层堆积”为成形思想的一种新型金属零件直接制造方法，该技术原理下图所示。在保护环境中，金属微滴喷射器可喷射出尺寸均匀的金属微滴，然后精准地控制这些均匀微滴在运动平台上进行逐点、逐层的堆积，同时控制运动平台的运动轨迹，以成形出具有复杂形状的三维实体金属零件。微滴在成形零件的过程中，直接依靠熔滴自身的热量与基体在结合界面处发生局部重熔，实现熔滴间的冶金结合，由于熔滴直径较小，其冷却与凝固速度较快，可使得成形零件的组织较为细小均匀，以有效提高成形制件的力学性能。金属微滴3D打印成形金属微滴3D打印技术是一种融合了熔滴按需43微电子元件3D打印新技术在微电子工业中，三维打印设备可用于多种材料的喷射，例如导电胶、封装胶、金属焊料，有机材料以及电介质材料等微电子元件3D打印新技术在微电子工业中，三维打印设备可用于多441、除了SLA、LOM、SLS及FDM快速原型工艺以外，其他应用较多的快速原型工艺有哪些？2、三维打印快速成型技术主要分为哪两大类工艺方法？3、三维喷涂粘结工艺的基本原理是什么？该工艺具有哪些特点？4、三维打印快速成型商品化设备主要有哪些系列？5、光掩膜法的基本原理是什么？该工艺具有哪些特点？第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺思考题第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺思考题45第六章机械工业出版社（第三版）三维打印快速成型及其他快速成型工艺第六章机械工业出版社（第三版）三维打印快速成型及其他快速成46第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺

除了前面介绍的4种快速成型技术方法比较成熟之外，其它的许多技术也已经实用化，如三维打印成型（ThreeDimensionalPrinting，3DP）、激光立体成型、电子束选区熔化、电子束熔丝层积、细胞三维结构的增材制造成形、三维焊接（ThreeDimensionalWelding）等。

其中三维打印快速成型技术因其材料较为广泛，设备成本较低且可小型化到办公室使用等，近年来发展较为迅速。三维打印快速成型工艺之所以称之为打印成型，是因为该种快速成型工艺是以某种喷头作为成型源，其运动方式与喷墨打印机的打印头类似，在台面上做X-Y平面运动，所不同的是喷头喷出的不是传统喷墨打印机的墨水，而是粘结剂、熔融材料或光敏材料等，基于快速成型技术基本的堆积建造模式，实现原型的快速制作。依据其使用材料不同及固化方式不同，3DP快速成型技术可分为粉末材料三维喷涂粘结成型、熔融材料喷墨三维打印成型两大类工艺。第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺除了4712喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维喷涂粘结快速成型工艺34其他快速成型工艺第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺12喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维48

1.三维喷涂粘结快速成型工艺的基本原理粉末材料三维打印粘结（3DP或3DPG-ThreeDimensionalPrintingGluing）快速成型工艺是由美国麻省理工学院开发成功的，它的工作过程类似于喷墨打印机。目前使用的材料多为粉末材料（如陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉末等），其工艺过程与SLS工艺类似，所不同的是材料粉末不是通过激光烧结连接起来的，而是通过喷头喷涂粘结剂（如硅胶）将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘结剂粘结的零件强度较低，还需后处理。后处理过程主要是先烧掉粘接剂，然后在高温下渗入金属，使零件致密化以提高强度。

第一节三维喷涂粘结快速成型工艺1.三维喷涂粘结快速成型工艺的基本原理第一节三维喷49图6-1

三维喷涂粘结工艺原理

以粉末作为成型材料的3DP的工艺原理如图6-1所示。首先按照设定的层厚进行铺粉，随后根据当前叠层的截面信息，利用喷嘴按指定路径将液态粘结剂喷在预先铺好的粉层特定区域，之后工作台下降一个层厚的距离，继续进行下一叠层的铺粉，逐层粘结后去除多余底料便得到所需形状制件。第一节三维喷涂粘结快速成型工艺图6-1三维喷涂粘结工艺原理以粉末作为成型502.三维喷涂粘结快速成型工艺的特点三维喷涂粘结快速成型制造技术在将固态粉末生成三维零件的过程中与传统方法比较具有很多优点：

◎成本低

◎材料广泛

◎成型速度快

◎安全性较好

◎应用范围广第一节三维喷涂粘结快速成型工艺

三维喷涂粘结快速成型技术在制造模型时也存在许多缺点，如果使用粉状材料，其模型精度和表面粗糙度比较差，零件易变形甚至出现裂纹等，模型强度较低，这些都是该技术目前需要解决的问题。2.三维喷涂粘结快速成型工艺的特点第一节三维喷涂粘513.三维喷涂粘结快速成型工艺过程

三维喷涂粘结快速成型技术制作模型的过程与SLS工艺过程类似，下面以三维喷涂粘结快速成型工艺在陶瓷制品中的应用为例，介绍其工艺过程。

①利用三维CAD系统完成所需生产的零件的模型设计。

②设计完成后，在计算机中将模型生成STL文件，并利用专用软件将其切成薄片。每层的厚度由操作者决定，在需要高精度的区域通常切得很薄。

③计算机将每一层分成矢量数据，用以控制粘结剂喷射头移动的走向和速度。④用专用铺粉装置将陶瓷粉末铺在活塞台面上。

⑤用校平鼓将粉末滚平，粉末的厚度应等于计算机切片处理中片层的厚度。

⑥计算机控制的喷射头按步骤③的要求进行扫描喷涂粘结，有粘接剂的部位，陶瓷粉粘结成实体的陶瓷体，周围无粘结剂的粉末则起支撑粘结层的作用。

第一节三维喷涂粘结快速成型工艺3.三维喷涂粘结快速成型工艺过程第一节三维喷涂粘结快52

⑦计算机控制活塞使之下降一定高度(等于片层厚度)。

⑧重复步骤④、⑤、⑥、⑦四步，一层层地将整个零件坯体制作出来。

⑨取出零件坯，去除未粘结的粉末，并将这些粉末回收。

⑩对零件坯进行后续处理，在温控炉中进行焙烧，焙烧温度按要求随时间变化。后续处理的目的是为了保证零件有足够的机械强度及耐热强度。第一节三维喷涂粘结快速成型工艺⑦计算机控制活塞使之下降一定高度(等于片层厚度)。第53

a)结构陶瓷制品b)注射模具图6-2

采用3DP工艺制作的结构陶瓷制品和注射模具图6-3经过3DP工艺制作的金属制件第一节三维喷涂粘结快速成型工艺a)结构陶瓷制品b)注544.三维喷涂粘结快速成型技术若干问题（1）成型材料性能要求三维喷涂粘结快速成型工艺对粉末材料的基本要求如下：

①颗粒小，尺度均匀；

②流动性好，确保供粉系统不堵塞；

③熔滴喷射冲击时不产生凹坑、溅散和空洞等；

④与粘结液作用后固化迅速。三维喷涂粘结快速成型工艺对粘结液的基本要求如下：

①易于分散且稳定，可长期储存；

②不腐蚀喷头；

③粘度低，表面张力高；④不易干涸，能延长喷头抗堵塞时间。第一节三维喷涂粘结快速成型工艺4.三维喷涂粘结快速成型技术若干问题第一节三维喷涂粘结快55

（2）基本工艺参数三维喷涂粘结快速成型的基本工艺参数包括：喷头到粉末层的距离，粉层厚度，喷射和扫描速度，辊子运动参数，每层间隔时间等。当制件精度及强度要求较高时，层厚应取较小值。粘结液与粉末空隙体积比即为饱和度，其程度取决于层厚、喷射量及扫描速度的大小，对制件的性能和质量具有较大影响。喷射与扫描速度应根据制件精度与质量及时间的要求与层厚等因素综合考虑。（3）成型速度三维喷涂粘结快速成型工艺的成型速度受粘结剂喷射量的限制。典型的喷嘴以1cm3/min的流量喷射粘结剂，若有100个喷嘴，则模型制作速度为200cm3/min。美国麻省理工学院开发了两种形式的喷射系统:点滴式与连续式。这种多喷嘴的点滴式系统的成型速度已达每层仅用5s的时间(每层面积为0.5m×0.5m)，而连续式的则达到每层0.025s的时间。（4）成型精度三维喷涂粘结快速成型技术制作的模型的精度由两个方面决定：一是喷涂粘结时制作的模型坯的精度，二是模型坯经后续处理(焙烧)后的精度。第一节三维喷涂粘结快速成型工艺（2）基本工艺参数第一节三维喷涂粘结快速成型工艺5612喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维喷涂粘结快速成型工艺34其他快速成型工艺第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺12喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维57第二节喷墨式三维打印快速成型工艺zxyMJM喷头工作台原材料图6-4

多喷嘴喷墨三维打印原理

像三维喷涂粘结快速成型工艺的建造过程类似于SLS工艺一样，喷墨式三维打印快速成型工艺的建造过程类似于FDM工艺。喷墨式三维打印快速成型设备的喷头更像喷墨式打印机的打印头。与喷涂粘结工艺显著不同之处是其累积的叠层不是通过铺粉后喷射粘结液固化形成的，而是从喷射头直接喷射液态的工程塑料瞬间凝固而形成薄层。

多喷嘴喷射成型为喷墨式三维打印设备的主要成型方式，喷嘴呈线性分布。喷嘴数量越来越多，打印精度（分辨率）越来越高，如3DSystems公司的ProJet6000型设备的特清晰打印模式（XHD）的打印精度为0.075mm，层厚为0.05mm。微熔滴直径的大小决定了其成型的精度或打印分辨率，喷嘴的数量多少决定了成型效率的高低。第二节喷墨式三维打印快速成型工艺zxyMJM工作台原材料图5812喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维喷涂粘结快速成型工艺34其他快速成型工艺第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺12喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维59三维打印快速成型技术作为喷射成形技术之一，具有快捷、适用材料广等许多独特的优点。该项技术是继SLA、LOM、SLS和FDM四种应用最为广泛的快速成型工艺技术后发展前景最为看好的一项快速成型技术。目前，该项技术由MIT研究取得成功后已经转让给ExtrudeHone、Soligen、SpecificSurfaceCoporation、TDKCoporation、Therics以及ZCoporation等6家公司。已经开发出来的部分商品化设备机型有ZCorp公司的Z系列，Objet公司的Eden系列、Connex系列及桌上型3D打印系统，3DSystems公司开发的PersonalPrinter系列与Professional系列以及Solidscape公司（原SandersPrototypeInc.）的T系列等。第三节三维打印快速成型设备及材料三维打印快速成型技术作为喷射成形技术之一，具有601.ZCorp公司开发的设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料1.ZCorp公司开发的设备及材料第三节三维打印快速成61图6-2

ZCorp公司的Z150设备及其制作的白色模型图6-3

ZCorp公司的Z250设备及其制作的彩色模型第三节三维打印快速成型设备及材料图6-2ZCorp公司的Z150设备及其制作的白色模型62

图6-4ZCorp公司的Z350设备及其制作的白色模型第三节三维打印快速成型设备及材料图6-4ZCorp公司的Z350设备及其制作的白63

图6-5ZCorp公司的Z650设备及其制作的彩色模型第三节三维打印快速成型设备及材料图6-5ZCorp公司的Z650设备及其制作的642.Objet公司开发的设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料2.Objet公司开发的设备及材料第三节三维打印快速成型65a)Connex500b)Connex350V图6-7

Objet公司的Connex型号设备图6-8

Objet公司的Objet260型号设备第三节三维打印快速成型设备及材料a)Connex50066图6-9

Objet公司的Eden型号设备a)Objet24b)Objet30图6-10Objet公司的Eden型号设备第三节三维打印快速成型设备及材料图6-9Objet公司的Eden型号设备a)Objet267第三节三维打印快速成型设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料68第三节三维打印快速成型设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料69

3.3DSystems公司开发的设备及材料3DSystems公司作为快速成型设备全球最早的设备供应商，一直以来致力于快速成型技术的研发与技术服务工作，在引领SLA光固化快速成型技术的同时，也陆续开展了其他快速成型技术的研究，陆续推出SLS设备及3DP设备等。近期，成功并购ZCorp公司，3DP技术的实力和地位再上新台阶。面向不同用户的需求，目前推出的3DP设备分为Personal系列与Professional系列。2009年以来，3DSystems公司推出价格1万美元以下的面向小客户的Personal3DP设备。主要型号有Glider、AxisKit、RapMan、3DTouch、ProJet1000、ProJet1500、V-Flash等。第三节三维打印快速成型设备及材料3.3DSystems公司开发的设备及材料第三节三70Glider3DPrinter的外轮廓尺寸只有508（W）×406.4（D）×355.6（H）mm大小，重量只有7kg。建造速度为23mm/h，可制作模型的大小为203（W）×203（D）×140（H）mm。层厚为0.3mm，喷嘴直径为0.5mm，位置精度为0.1mm。下图为Gilder3DPrinter的照片，售价仅1400美元左右。图6-113DSystems公司的Gilder三维打印机第三节三维打印快速成型设备及材料Glider3DPrint713DTouchPrinter增加了触摸屏，型号分为单头、双头和三头等，轮廓尺寸为600×600×700mm，重量为38kg，价格约为4000美元，适合于家庭、学校教室及办公室使用。下图为3DTouchPrinter的照片。图6-123DSystems公司的3DTouch三维打印机第三节三维打印快速成型设备及材料3DTouchPrinte72第三节三维打印快速成型设备及材料

ProJet1000&1500个人打印机及V-Flash个人打印机具有更高的打印分辨率和速度、更明亮的色彩及打印的模型耐久性更好，其设备主要参数如表6-6所示，使用材料为VisiJetFTI，其性能如表6-7所示。第三节三维打印快速成型设备及材料73第三节三维打印快速成型设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料74第三节三维打印快速成型设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料75第三节三维打印快速成型设备及材料第三节三维打印快速成型设备及材料76图6-143DSystems公司的ProJetSD3000三维打印机图6-153DSystems公司的ProJet5000三维打印机图6-163DSystems公司的ProJet6000三维打印机第三节三维打印快速成型设备及材料图6-143DSystems公司的ProJet图6-7712喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维喷涂粘结快速成型工艺34其他快速成型工艺第六章三维打印快速成型及其他快速成型工艺12喷墨式三维打印快速成型工艺三维打印快速成型设备及材料三维78第四节其他快速成型工艺激光净成型电子束选区熔化电子束熔丝层积细胞三维结构的增材制造成形金属微滴3D打