灰度调整优化3D打印部件

这种被称为高速烧结(HSS)的工艺有可能以一种可能挑战注射成型市场很大一部分的速度生产零件。

HSS使用喷墨和红外灯代替激光和先进的光学系统来帮助形成3D打印部件。

“我们觉得我们在一个很好的地方，特别是在高端聚合物产品方面。”

谢菲尔德大学制造工程教授、HSS先驱尼尔·霍普金森(Neil Hopkinson)解释说:“这就像其他3D打印方法一样，我们设计一个零件，然后将其切割成许多离散的层。”

然后，每一层3D CAD设计都上传到HSS机器上，在机器的零件床上沉积一层大约100微米厚的工程级粉末。

霍普金森说:“然后我们在粉末上打印墨水，这种墨水经过特殊设计，可以吸收红外能量。”

“然后我们用红外能量照射床的表面，这种能量特别适合被我们打印的墨水吸收，而不是被打印墨水的粉末吸收。”

“墨水变热后，会加热它下面的颗粒，这些颗粒融化并结合在一起，形成了我们正在制造的零件的单层。”这个过程要重复很多次，在上面沉积一层新的粉末，然后再打印出我们想要融化的下一个形状，这样我们就可以开始在层内和层间融化粉末了。”

除了尼龙11和尼龙12，该团队还加工了一系列弹性体材料，他们认为这些材料在吸收冲击方面有很大潜力。

霍普金森说:“从跑鞋到汽车系统的减震，什么都有。”

直到最近，谢菲尔德团队一直在打印100%的黑色，但他们发现他们可以控制最终产品的密度和强度，通过印刷油墨在不同深浅的灰色和最好的结果是使用较少的油墨是标准的。

霍普金森在电子邮件中说:“到目前为止，我们一直在使用Xaar的旧质子打印头，这需要抖动方法来创建灰度。”“不过，未来我们将使用Xaar的1001系列打印头，它可以让我们毫不犹豫地选择真正的灰度，我希望这能让我们进一步改善性能。”

从长远来看，HSS可以生产具有不同性能的部件，但由于不需要多种材料，因此回收起来相对简单。该工艺也有可能挑战注射成型作为一种可行的大规模生产手段，因为交货时间缩短了，客户可以灵活地改变他们的设计，而不必创建新的模具。

霍普金森说:“我们觉得我们在一个很好的地方，特别是在高端聚合物产品。

“在制造大量产品方面，我们有非常令人信服的理由与注塑技术竞争，我认为这是我们如何向前发展的独特卖点。

“但我们不能孤立地做这件事，重要的是我们要与来自不同行业的一系列公司合作——从快消品到航空航天——以及他们的供应链，以推动技术发展。”