反應(yīng)性噴射打印（Reactive Inkjet Printing，RIP）是一種處于早期開(kāi)發(fā)階段的新3D打印工藝，其中，一種材料會(huì)在沉積過(guò)程中通過(guò)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(guò)程中改變創(chuàng)造出來(lái)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(diǎn)類(lèi)似SLA。與SLA用UV光固化液體墨水不同的是，RIP通過(guò)不同成分之間的化學(xué)反應(yīng)來(lái)固化液體。因此，RIP不會(huì)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(kāi)放置。RIP需要特別設(shè)計(jì)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(duì)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(guò)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(guò)在打印過(guò)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(shí)現(xiàn)無(wú)溶劑噴射打印。

圖1，帶有一個(gè)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(huì)過(guò)早發(fā)生。為了解決這個(gè)問(wèn)題，開(kāi)發(fā)人員制定了一些策略。首先，混合成分時(shí)不能接觸分配器的固體材料，因?yàn)槌煞值目焖倌�固�?huì)引起堵塞。為此，開(kāi)發(fā)人員需要在成分到達(dá)表面前或接近表面時(shí)混合成分。為了讓這種方法廣泛可用，需要開(kāi)發(fā)一種分配器，以讓開(kāi)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(guò)程，他們也需要一個(gè)特別設(shè)計(jì)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(chǎng)的打印頭

    打印頭有兩個(gè)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(xiǎn)最小化。開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)準(zhǔn)備好了幾種設(shè)計(jì)。分配器必須被分開(kāi)，以最小化分配噴嘴的堵塞風(fēng)險(xiǎn)。這可以通過(guò)添加一個(gè)物理屏障（圖1）、壓縮空氣流（圖2）或電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果成分改變了的話。此外，可以用壓縮空氣來(lái)清洗整個(gè)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(jiǎn)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(shí)現(xiàn)混合（見(jiàn)圖2）。打印頭可以有一個(gè)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(diǎn)，而不與打印頭的材料接觸。這可以通過(guò)用空氣流引導(dǎo)成分或通過(guò)利用電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)（圖3）。

    這項(xiàng)技術(shù)還處于早期開(kāi)發(fā)階段，但我們相信最終的結(jié)果將允許用在沉積過(guò)程中制造出的材料輕松制造帶有漸變特性的對(duì)象。開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模測(cè)試了這個(gè)概念。現(xiàn)在，他們正在開(kāi)發(fā)各種新成分、設(shè)計(jì)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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