供稿人：崔晓涵 王富 供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 发布日期：2023-03-22
在相关研究中，常温硬化水泥已经在DIW增材制造工艺中进行测试。经过调整后的常温硬化水泥拥有良好的流变特性，从而可以使其在打印过程中，在保持较高精度的同时，不会出现坍塌的现象。而其常温硬化特性，及硬化后具有良好的强度的特性，也使其在有高强度需求（建筑工业，模具制造行业等）的情境下拥有更广阔的的应用前景。而粘接剂喷射成型工艺（Binder Jetting）工艺拥有成型速度快，成型效率高，成型尺寸大等优势。但由于缺少性能稳定，抗盐抗水的粘接剂，使其难以大规模应用于建筑工业中。
来自于意大利帕多瓦大学工程工业部门的Hamada Elsayed等人，采用高岭土铝酸盐作为粘接剂A；硅酸钠水溶液作为粘接剂B。将粘接剂A组分与硅砂充分混合后形成打印基材（图1），置于3DP打印机中，向逐层铺粉的打印基材上喷射粘接剂B组分（图2）。在经过常温固化后，将打印件脱粉取出。
图1(a) 高岭土铝酸盐粉末(b) 锆英砂 (c)(d)
图2 喷射打印过程
打印材料充分混合最终获取打印样品如图3所示。图3（a），（b）展示了未打印前混合材料的微观形貌。而图3（c）则展示了在打印完成后样品截面的微观形貌。可以看到，打印骨料之间空隙显著减少，形成了明显的粘接桥，同时形成了较为致密的组织。
同时经过测量，样品的抗压强度达到17MPa左右，抗弯强度达到7MPa左右。同时样品抗水性能好，在水中浸泡一周后无明显性能变化（表1）。
表1
经分析（图4），高岭土铝酸盐水泥与碱性硅酸钠水溶液反应会生成矿物聚合物。而这样的矿物聚合物不仅使打印零件强度极高，同时其稳定的化学性能还保证了打印零件在使用过程中可以避免水盐侵蚀导致性能下降或者被破坏。而同时，快速硬化的水泥也不会导致打印零件出现显著的精度下降。
图4
使用粉状材料作为打印粘接剂应用于粘接剂喷射增材制造中是一种近些年才被提出的另辟蹊径的打印方法。这种方法巧妙地避开了3DP工艺中不可避免的粘接剂饱和度和打印精度无法兼顾（PTSO）的问题。可以通过极大提升粘接剂含量的方式提升粘接剂饱和度，从而提升打印件的强度。而使用水泥这种较为成熟，应用广泛的打印材料作为粘接剂也是一种创新性的方法，可以被应用于更多行业中，使粘接剂喷射增材制造的实用性显著提升。