反應(yīng)性噴射打印（Reactive Inkjet Printing，RIP）是一種處于早期開發(fā)階段的新3D打印工藝，其中，一種材料會在沉積過程中通過化學(xué)反應(yīng)形成，以這種方式形成材料允許更大的靈活性。這種工藝只需使用兩種可以不同比例混合在一起的線材，而不是三種，其可能的材料范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有的3D打印技術(shù)。使用這種模式，用戶可以在打印過程中改變創(chuàng)造出來的材料，從而制造出顏色、彈性、導(dǎo)電性等各種特性漸變的產(chǎn)品。

RIP有點類似SLA。與SLA用UV光固化液體墨水不同的是，RIP通過不同成分之間的化學(xué)反應(yīng)來固化液體。因此，RIP不會有與UV光相關(guān)的局限性。

由于墨水的不同成分是反應(yīng)性的，它們必須分開放置。RIP需要特別設(shè)計的化學(xué)成分，它們要能快速反應(yīng)，以快速凝結(jié)沉積的材料，從而逐層構(gòu)建對象。凝結(jié)必須具有化學(xué)反應(yīng)性，這樣才能粘結(jié)下一層和上一層。以不同比例混合不同的成分能獲得參數(shù)不同的材料，這意味著在打印過程中降低硬化劑的量，最終的結(jié)果是有著較高彈性的材料。通過在打印過程中改變比例，能生產(chǎn)出特性漸變的產(chǎn)品。

這種方法既可用于3D打印，也可用于2D打印。在2D打印中，油墨主要由需要蒸發(fā)或沉入材料的溶劑組成。由于沉積的材料可以著色并且不含任何溶劑，因此RIP有可能實現(xiàn)無溶劑噴射打印。

圖1，帶有一個分離器的打印頭

真正的挑戰(zhàn)在于以一種方式組合兩種成分，讓凝結(jié)不會過早發(fā)生。為了解決這個問題，開發(fā)人員制定了一些策略。首先，混合成分時不能接觸分配器的固體材料，因為成分的快速凝固會引起堵塞。為此，開發(fā)人員需要在成分到達(dá)表面前或接近表面時混合成分。為了讓這種方法廣泛可用，需要開發(fā)一種分配器，以讓開發(fā)人員能在打印頭內(nèi)混合成分。為了促進(jìn)這樣一種過程，他們也需要一個特別設(shè)計的打印頭。

圖2（左）：用壓縮空氣作為分離器的打印頭；圖3：帶有引導(dǎo)電場的打印頭

    打印頭有兩個任務(wù)。首先，它必須允許成分的混合；其次，它必須讓堵塞的風(fēng)險最小化。開發(fā)人員已經(jīng)準(zhǔn)備好了幾種設(shè)計。分配器必須被分開，以最小化分配噴嘴的堵塞風(fēng)險。這可以通過添加一個物理屏障（圖1）、壓縮空氣流（圖2）或電場來實現(xiàn)，如果成分改變了的話。此外，可以用壓縮空氣來清洗整個打印頭，以去除任何在沉積期間產(chǎn)生的液滴，從而進(jìn)一步減小堵塞的可能性。其次，打印頭必須在不接觸混合后的成分的前提下混合成分。最簡單的解決方案是讓分配器彼此傾斜，讓反應(yīng)性成分彼此碰撞，并在到達(dá)表面之前實現(xiàn)混合（見圖2）。打印頭可以有一個特殊的系統(tǒng)，該系統(tǒng)將把成分引導(dǎo)到與另一種成分的混合點，而不與打印頭的材料接觸。這可以通過用空氣流引導(dǎo)成分或通過利用電場來實現(xiàn)（圖3）。

    這項技術(shù)還處于早期開發(fā)階段，但我們相信最終的結(jié)果將允許用在沉積過程中制造出的材料輕松制造帶有漸變特性的對象。開發(fā)人員已經(jīng)在實驗室規(guī)模測試了這個概念。現(xiàn)在，他們正在開發(fā)各種新成分、設(shè)計更好的打印頭，以解決任何出現(xiàn)的障礙。

（編譯自3ders.org）

(責(zé)任編輯：admin)

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