了解粘结剂喷射中的DPI

粘结剂喷射领域最大的误解之一与看起来如此简单的指标有关：dpi或每英寸点数。

顾名思义，dpi是实际测量值，它精确指示每英寸打印头可产生多少小滴。

更高的dpi值等于更高的最终零件精度和表面分辨率的假设在3D打印领域是一个普遍的误解-随之而来的是聚合物打印领域的观念，即较薄的层自动等于更高的质量。（事实并非如此！）在两种情况下，还有其他一些注意事项。

因此，让我们谈谈dpi。为了就该主题进行有趣的讨论，我们让ExOne技术研究员Dan Brunermer兴奋不已，他是粘结剂喷射的世界领先专家。自2001年以来，他就一直在这样做。他开发了一种早期的金属粘合剂喷射系统R2，该系统至今仍在生产中使用。

“嗯，第一个问题是粉末，” Dan解释道。“如果您没有办法使dpi保持真实，那没关系。”

原因1：粉末 

与在纸上打印不同，在粘合剂喷射系统中，打印头是在粉状材料（金属，砂子或其他陶瓷）上打印。正如Dan所解释的，这些粉末并非全都是大小相等的完美小轮。

在微观上，一堆粉末具有整个特性范围，包括圆形或球形，非球形（包括有角和多面的颗粒）。更重要的是，粉末颗粒并非全部以相同的精确尺寸交付。粉末呈分布状态，通常为D50，其中一半的粉末直径大于某个值，而另一半的直径小于某个值。对于22微米的D50，一半的颗粒将低于该数字，另一半将高于该数字。 

而且，当您将一袋粉末放入机器中时，粉末会自行订购或打包，其方式类似于一堆不同大小的大理石放在玻璃杯中的方式，小小的大理石会挤入玻璃之间的空间中。大弹珠。从字面上看，这真是个混蛋。

喷出粘合剂的打印头的目标听起来很简单：用足够的能量将足够量的粘合剂滴在这些颗粒上，以使其在X，Y和Z方向上完全润湿或饱和，以便它们在需要时精确地粘合相邻的颗粒。 

在微观层面上，这意味着粘合剂必须击中这个混合的颗粒袋，并且基本上用流体分别包围每个颗粒，从而使其粘附到相邻的颗粒上。根据您要打印的粉末，打印头可能还需要处理一定范围的粘合剂粘度。有些粉末是较薄的粘合剂的一部分，而另一些是较厚的粘合剂的一部分。

现在，进行一些数学运算。1200 dpi打印头是在工业打印头领域使用的最高dpi之一。该打印头产生的每一个液滴都等于21.17微米，大约是人发横截面的一半。

因此，假设您使用1200 dpi打印头将粘结剂打印到D50为30微米（标准金属AM金属粉末）的金属粉末床上。粘合剂碰到粉末颗粒时，是否会保持1200 dpi的公差？ 

不。这是因为单个粒子的一半实际上比喷射在其顶部的液滴大。在这种情况下，Brunermer解释说：“您实际上是在浪费dpi。这并不能帮助您更加坚决。”

原因2：层厚

好的，让我们改变示例，并假设对于我们的1200 dpi打印机而言，粉末尺寸不是问题。想象一下，我们使用的D50为9微米的粉末，因此最大粒径约为14微米，远低于21.7微米的粘合剂液滴尺寸。

现在，我们将打印一个常见的层厚度：50微米。我们将在打印床上保持1200 dpi吗？

在X和Y中，答案是暂时的。（稍后会详细介绍）。但是dpi不会保持在Z中-因为50微米的层等于508 dpi。要在垂直方向上保持1200 dpi，您需要21.7微米或更小的层厚度，这将使需要打印的层数增加一倍。 

最终，这还将使您的工作速度减慢50％以上，因为您必须进行两次以上的加工才能提供与一层50微米相同的层高。

如果要以合理的速度和层厚进行打印，Dan解释说：“您肯定不会从中得到1200 dpi的体素。”

原因三：粉末压实 

好的，现在让我们假设我们拥有正确的尺寸粉末和层厚度，可以使您的1200 dpi保持真实。 

现在，您必须确保每个粉末层及其压实度在整个床上都较高且一致。如果您不熟悉管理D50约为9微米的粉末有多么容易，那么就说这就像倒和撒上发酵粉。倾倒时会结块，并在尝试传播时形成尘云。 

它需要一个经过高度工程设计的粉末管理系统，该系统具有极高的精确度和控制力，可以分配，分散和压实您的超细粉末，以保持任何dpi。这对于将dpi保持在X，Y和Z至关重要，无论粉末大小如何。

如果您不能让粉末床一层又一层地紧密一致，那么您最好将1200 dpi的装订器打印在一张有孔的纸上，因为这些小颗粒不会足够紧密地堆积在一起接收呢粘结剂。

Brunermer解释说：“如果您的粉末不一致且致密，粘合剂将渗入缝隙，您将失去分辨率。”

更糟糕的是，最终的形状将不会在微观结构上密集和健全，而且实际上也不会很好地烧结成熔融的金属零件。丹说：“紧凑性是炉子成功的巨大预兆。” “粘合剂喷射零件的高生坯密度意味着更少的收缩，更少的变形和更严格的公差。”

原因4：打印头的位置控制

有时，精度过高可能是一项具有挑战性的事情。这就是为什么用a弹枪比步枪更容易射击目标的原因。

如果您具有1200 dpi高分辨率的超精密打印头，则必须确保这些液滴中的每一个都能准确地击中数字位图目标中的X和Y位置。在这里，软件，机械控制及其相互作用至关重要。

如果您具有高dpi的打印头和可将21.7微米超细小液滴传送到打印床中正确的X，Y正确位置的子系统，则字面上就是错位。在这一点上，较小的液滴实际上会向控制系统提出更多挑战，因为它们的错误空间较小。

正如Dan所说：“如果我没有精度在20微米以内的执行器，那么1200 DPI并不重要。如果我没有一个配方执行引擎可以正确找到所有这1200滴的位置，则1200 DPI无关紧要。”

原因5：墨滴质量

现在，让我们假设我们有正确的粉末，层高和用于管理粉末并准确对准打印头的系统。一切准备就绪，可以传送和接收1200 dpi的墨滴并将其放置在打印床上，对吗？

您知道不是所有的1200 dpi打印头都能提供相同质量的21.7微米墨滴吗？可以以不同的形状和能量或速度水平传送液滴。

丹解释说：“奇怪的是，我们在研究中发现，较不完美的液滴会形成更好的零件。这叫做粘结剂喷射，不是粘结剂掉落，对吗？ 

“如果您真的看看从喷嘴喷出的是什么，它就会喷射出来，并获得质量和能量足够好的细流，使其真正渗透到颗粒中。如果该液滴太慢或太小或能量太少，它只会从粉末表面反弹。实际上，我们试图使液滴更像是喷射而不是液滴。”

结论

这五个原因只是dpi不能替代粘合剂3D打印质量的几个原因，而且我们甚至都没有谈论过在整个金属烧结阶段保持dpi的原因。

那么，确定粘合剂喷射系统质量的最佳方法是什么？

Dan说：“最终的答案是拥有一个考虑到所有这些变量而构建，设计和优化的整个系统。” “真正的关键不是任何一个特定的数字，它是整个系统如何运作以及整个过程如何协同工作的知识，真正使您能够获得高分辨率，高可重复性的部件。”

要真正比较粘合剂喷射系统的准确性和表面光洁度，最好的方法是将零件打印在竞争的系统上并比较基准。

欲了解更多信息，请联系：

铸泰（上海）信息技术有限公司

联系电话：13862125312

邮箱：info@procast.cn