1 3D噴墨打印簡介

3D噴墨打印技術(shù)是根據(jù)噴墨打印機(jī)的工作原理，在數(shù)字信號的激勵下使噴嘴腔室中的液體（成型材料）在瞬間形成液滴，并以一定的速度和頻率從噴嘴中噴出，并按路徑逐層固化成型，終得到3D物體的快速成型技術(shù)。3D打印成型技術(shù)具有成型速度快、設(shè)備操作簡單、適合辦公室環(huán)境、可多相實(shí)體結(jié)構(gòu)成型等特點(diǎn)，相對于一般意義上的快速成型方法，具有精度高、周期短、設(shè)備針對面寬和環(huán)境友好等特點(diǎn)，在快速建模，醫(yī)藥組織工程，生物制藥等領(lǐng)域，已顯示出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

02 3D打印墨水粘度測量的意義

3D噴墨打印的操作方法為：先根據(jù)實(shí)體3D 掃描（或設(shè)計(jì)）得到的3D-CAD 模型，按照一定方法將該模型分割為一系列單元，通常是在Z軸方向?qū)⒎纸爻梢欢ê穸鹊亩S薄層，由程序控制產(chǎn)生噴射指令，逐層噴射固化堆砌后，得三維實(shí)體的器件。在3D 技術(shù)不斷發(fā)展的今天，用于噴墨打印的墨水成為制約其進(jìn)一步發(fā)展的首要因素。

3D噴墨打印的墨水由成型材料（金屬粉末、陶瓷材料、石膏、塑料、復(fù)合材料等）以及與之匹配的粘結(jié)溶液以及后處理材料組成。粘度是反映墨水穩(wěn)定性、流動性、產(chǎn)品質(zhì)量以及是否適合噴墨打印的重要參數(shù)。3D噴墨墨水材料的粘度過高，會阻塞噴墨設(shè)備的噴嘴，造成設(shè)備損耗，增加使用期間的維護(hù)費(fèi)用；高粘度的墨水在噴嘴處形成的墨滴體積也較大，會導(dǎo)致圖案分辨率隨之降低，還會直接影響到粉末層的滲透效果。3D噴墨墨滴體積越小，打印機(jī)分辨率越高，噴墨后所得實(shí)物就越細(xì)致，但是墨水粘度過低，則會導(dǎo)致滴落在介質(zhì)表面鋪展的形狀不易控制，噴墨實(shí)物結(jié)構(gòu)松散等狀況。因此，制備出色彩度好、穩(wěn)定性高、流變特性好、粘度適中的墨水對3D噴墨打印技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。

03 3D墨水粘度測定

本文使用DV3T標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)配套超低粘度適配器ULA（如圖1所示）測量一種3D噴墨打印墨水的粘度。幫助用戶建立3D噴墨打印墨水的生產(chǎn)及制備工藝過程中產(chǎn)品質(zhì)量控制的粘度測試方法。

TC-650 AP水浴循環(huán)系統(tǒng)用于控制樣品溫度（測試溫度為25℃），Rheocalc T軟件連接主機(jī)，進(jìn)行程序編輯及數(shù)據(jù)采集，繪制粘度變化曲線。量取16mL已配置好的3D噴墨打印墨水于ULA的樣品杯中，將轉(zhuǎn)子緩慢浸沒至樣品中，然后連接粘度計(jì)主機(jī)和TC-650 AP水浴循環(huán)系統(tǒng)。在Rheocalc T 軟件上編輯相應(yīng)的測試程序，待樣品溫度穩(wěn)定后開始測量。

選擇“Multi Point”模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在2 min的測試時間內(nèi)總共采集了12個數(shù)據(jù)點(diǎn)，觀察測試過程中數(shù)據(jù)讀取及溫度控制的穩(wěn)定性。根據(jù)圖2可知，使用水浴控溫時，測試穩(wěn)定性非常好，溫度保持在25±0.01℃，12個數(shù)據(jù)點(diǎn)的粘度值均為20.19 cP，標(biāo)準(zhǔn)偏差僅為0.03%。

ULA適配器專為超低粘度測試而設(shè)計(jì)，測試下限可達(dá)1 cP；ULA測試所需樣品體積僅為16 mL，可有效節(jié)約測試成本，提升測試效率；ULA使用同軸圓柱型轉(zhuǎn)子及配套的樣品杯，可以計(jì)算剪切率和剪切應(yīng)力，得到j(luò)ue對粘度。TC系列循環(huán)水浴系統(tǒng)的控溫精度zui高可達(dá)0.01℃，為粘度測試提供準(zhǔn)確及穩(wěn)定的溫度條件。

04應(yīng)用概述

作為世界上zui的粘度計(jì)/流變儀生產(chǎn)商之一，Ametek-Brookfield一直致力于為廣大用戶提供質(zhì)量穩(wěn)定可靠，測量度高，測量重復(fù)性好的產(chǎn)品。Brookfield粘度計(jì)的測量精度可以達(dá)到全量程測量范圍的±1%，重復(fù)性可以達(dá)到±0.2%。針對不同行業(yè)的粘度測試需求，提供個性化的解決方案，適應(yīng)各種行業(yè)用戶的分析需求。

RST 流變儀可以進(jìn)行全面的流變學(xué)測試，在質(zhì)量控制和研發(fā)領(lǐng)域均可進(jìn)行的流變分析。RST系列流變儀具有控制剪切率和剪切應(yīng)力兩種模式，尤其適合于測量非牛頓流體在穩(wěn)態(tài)流動下的粘度、流變曲線等特性。另外，它還可以測量非穩(wěn)態(tài)剪切流動和蠕變狀態(tài)下的粘彈性、屈服應(yīng)力以及觸變性等流變特性。