构建方向对多射流融合和选择性激光烧结生产的聚合物部件机械性能的影响
前言:选择性激光烧结（SLS）和多喷嘴熔融（MJF）是近年来出现的粉床熔融添加制造（AM）工艺，这两种技术都具有将零件嵌套到建造体积中并且不需要支撑结构的特点，非常适合用于聚合物零件的大批量生产。但要充分利用这些工艺特点，必须了解零件定向对最终材料性能的影响。对用SLS和MJF打印的聚酰胺12（PA12）零件进行了比较研究，采用了设计实验（DoE）方法来表征在不同定向和旋转下打印的样品的拉伸强度。
SLS在熔化阶段之前，喷墨头在指定区域的粉床上沉积所谓的熔合剂，而在要熔化的材料和周围材料之间的边界区域滴加细节剂。红外（IR）灯与喷墨打印头相耦合。当打印头以给定速度在粉床上移动时，来自灯的IR辐射被带有熔合墨水的粒子吸收，而细节墨水则抑制向周围的热传递。两种墨水都是水基乳胶。
熔合剂含有石墨状碳（5.2%），悬浮在水（65%）、2-吡咯烷酮（18.7%）和三乙二醇（8.4%）的溶液中，而细节剂主要包含水（83%）、2-吡咯烷酮（3.7%）和三乙二醇（11.1%）[19]。MJF和SLS是两种相似的3D打印工艺，但由于MJF使用了不同于SLS的油墨和红外线加热，所制造出来的部件与SLS所制造出来的部件在性质上可能会有所不同。MJF的生产速度比SLS技术快10倍，在工业领域极具吸引力。MJF使用的融合油墨的存在导致更高的红外吸收，促进了浸渍有融合剂的粉末的更高加热。
融合油墨的作用是促进颗粒的熔合，而细节油墨则减少了热量流失并提高了边缘的精度。此外，由于细节剂抑制了印刷件中的热传递，未烧结的粉末相对于SLS在过程后的损失更少。这解释了为什么在再生粉末批次中所需的新粉末数量较少。从融合剂中残留的石墨烯导致最终打印的部件中仍然存在石墨烯残留。使用MJF打印的部件呈灰色。在大型部件中，细节剂也会在要融化的区域内特定区域喷洒，以避免过热区域或局部高温。
除了材料和加工参数之外，SLS和MJF中使用的喷墨墨水也是两种技术之间的一个显著差异。在MJF中，喷墨墨水分为熔合剂和细节剂两种。熔合剂可以促进材料粉末的熔合，而细节剂则可以减少熔合剂热量向周围材料的传递，从而提高打印件的精度。而在SLS中，由于使用激光束来加热材料粉末，不需要喷墨墨水。这也是SLS比MJF更适合打印具有高精度要求的物体的原因之一。
虽然SLM和SLS技术已经应用于工业界，但是它们仍然存在一些问题，如生产成本高、打印速度慢、打印精度不高等。研究人员一直在探索新的AM技术，以克服这些限制并改善打印质量。以下是一些新兴的AM技术和其应用：Vat photopolymerization是一种新兴的AM技术，利用紫外线或激光束来固化液态光敏树脂。与SLM和SLS技术不同，它不需要使用粉末或线材。
这种技术可以打印非常精细的物体，例如微型组件和珠宝，但是速度相对较慢。Binder jetting
是另一种新兴的AM技术，它类似于SLS技术，但不需要使用激光。相反，它使用墨水喷头来喷洒粉末，并使用粘合剂将粉末固定在一起。然后，零件被放入烤箱中烘干，以去除多余的粉末并增加强度。这种技术可以快速打印大量零件，但需要进行后处理。
Material jetting是一种使用喷头将材料喷射到工作平台上的AM技术。这种技术可以打印多种材料，包括塑料、橡胶和金属。它可以打印出非常精细的零件，但速度较慢，成本较高。
Direct energy deposition是一种使用激光束或电弧来加热并熔化金属粉末的AM技术。这种技术可以用于制造大型金属零件，例如航空发动机部件和船舶部件。然而，这种技术需要高功率的激光束或电弧，并需要高度专业化的设备，成本较高。
结论:SLS和MJF是非常有前途的增材制造技术，可以用于制造各种聚合物零件。选择哪种技术取决于特定的应用需求和优先事项。在选择之前，需要充分了解这些技术的机制和性能差异，以确保选择的技术能够满足特定的生产需求。
