浅谈喷墨砂型3D打印技术

1.喷墨砂型3D打印发展的大背景：

中国铸造一直面临大而不强的现状，关键高精密铸件主要依靠进口。加快砂型3D打印技术的推广与应用有利于推进中国由铸造大国向铸造强国迈进！为加速中国砂型3D打印技术研发，科技部2016、2017、2018年年度增材制造重点专项分别批准了“大尺寸铸造砂型高效增材制造装备与工艺研究”、“高效宽幅微滴喷射阵列打印头的研发”、“砂型3D打印支撑的智能铸造产业化应用示范”三个项目，从核心器件--喷头、核心装备与应用示范三个方面进行布局来支持中国砂型3D打印技术发展，推进铸造业转型升级。由此国内诞生了一批研发生产喷墨砂型3D的企业，这其中的佼佼者当属爱司凯公司。该公司不仅做出了机器，同时还研发出了自己的压电喷墨打印头，成功打破了国外垄断，意义非凡。

2.喷墨3D打印的分类：

喷墨砂型3D打印机一般采用的喷头为常规的压电喷头或者热发泡喷头（2D喷绘机喷头），属于采用喷墨打印头进行3D打印的技术之一。现阶段采用喷墨打印头进行3D打印的技术分为两大类：喷墨直接成型技术与粉末粘接成型技术：

3.喷墨砂型3D打印技术的由来：

喷墨砂型3D打印技术采用的是3DP技术，该技术是由美国麻省理工大学的伊曼纽尔教授等人发明，1989年提交专利申请，1993年被授权专利。1995年，Zorporation公司获得麻省理工大学的许可，利用该技术生产3D打印机，后来Zorporation公司又被3D Systems公司收购。原Zorporation公司成员后来又做了液态金属3D打印机XJET。据悉Zorporation公司成员部分来自于惠普公司，而惠普公司近年也开始大力布局粉末粘接3D打印技术。

3DP技术工作原理

4.喷墨砂型3D打印技术的优势：

由于采用3DP技术，喷墨砂型3D打印机制作砂型的速度大约为激光烧结覆膜砂速度的10倍，大大提高了砂型3D打印的生产效率，并能够进行中小批量生产。

在航空航天、汽车业、国防军工核电等行业，该技术适合样件的研发制造以及中小批量铸件的生产，省去了漫长的开模时间与高昂的开模费用。同时该技术无视铸件形状，使得设计人员可以完全按照最优的方案设计铸件，不再受限于机械加工要求。

5.喷墨砂型3D打印的难点：

目前从事喷墨3D砂型打印技术研发的企业越来越多，每年都会涌现出几家新企业。目前国内该技术还处于起步阶段，所有从事该技术的3D打印企业都面临以下问题：

①熟悉3D打印技术研发人员不懂喷墨技术，熟悉喷墨打印技术的研发人员不懂3D打印技术；

②熟悉胶黏剂的研发人员不懂墨水，熟悉墨水的研发人员不懂胶黏剂；

③喷头技术依赖国外进口，价格昂贵，不能获得最优的驱动参数与及时的技术支持；

④材料研发跟不上，找不到与喷头匹配性很好的材料，导致喷头经常堵塞；

⑤喷墨技术人才短缺。

⑥铸造行业后处理工艺复杂。