随着三维打印技术的快速发展以及在工业方面的应用需求增加,金属打印成为快速成型领域的研究热点。目前国内外对激光熔覆技术(SLM)的研究已取得显著成果,国内发动机叶片、喷嘴、热流管道均已做成3D打印成品,可直接使用,性能优于铸件,有时堪比锻件标准。尽管如此激光熔覆技术除了钛合金、铝合金材料打印工艺较为成熟外,其他高温合金在成型过程中容易出现裂纹、气孔、球化等不良影响,但是金属喷墨打印技术可以有效地规避这个问题,全球知名的ExOne公司已经开发出工业级金属喷墨打印机,可高精度批量打印零件,成型效率高,适用材料范围广。国内近年来对金属喷墨打印也做了许多研究,主要涉及材料和成型工艺方面。其中,粘结剂材料一直是制约该技术发展的重要因素。本课题使用UV树脂作为粘结剂,旨在研究金属喷墨三维打印成型系统及成型工艺,为金属打印提供一个新思路。本文具体内容如下:(1)对UV树脂材料及数字微喷技术进行研究,分析UV树脂材料固化原理及其优缺点,分析数字微喷的驱动技术及成型机理,根据分析结果确定本课题所使用的UV树脂材料和打印喷头。(2)研究金属喷墨三维打印成型系统,确定成型系统工艺流程,设计成型系统整体架构以及各个部分的机械结构,包括喷头结构、X-Y平面运动结构,成型与供粉结构、铺粉结构;设计成型系统控制部分,包括主控板模块、气压调节与供墨模块、运动控制模块、喷头驱动模块等。(3)研究微滴喷射的机理,分析UV墨滴从喷头喷出到完全渗透金属粉床整个过程,得到液滴完全渗透粉床后的最大渗透直径和渗透深度,以最大渗透直径和渗透深度为参考对工艺参数进行设置。结果表明:打印喷头的温度、打印速度、铺粉厚度、喷头的脉冲频率、喷头气压等工艺参数影响金属模型成型质量。通过合理设置工艺参数,可以实现喷头在指定位置精确喷射,改善UV树脂与金属粉末的粘结效果,降低成型工艺误差。(4)金属模型三维打印工艺测试分析,使用电子显微镜(SEM)获取模型内部UV树脂与金属粉末的粘结情况,通过测量模型的致密度Km,结合模型表面的成型效果确定较优的工艺参数,在该工艺参数下打印齿轮等零件。结果表明:本课题研究的金属打印成型工艺具有可行性,对金属喷墨打印技术具有重要的理论与实验意义。