打印用墨水粘度測定

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，zui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、可多相實體結(jié)構(gòu)成型等特點，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，在快速建模，醫(yī)藥組織工程，生物制

藥等領(lǐng)域，已顯示出強大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

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)實體 3D 掃描（或設(shè)計）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費用；高粘度的墨水在噴嘴處形成的墨滴體積也較大，會導

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

機分辨率越高，噴墨后所得實物就越細致，但是墨水粘度過低，則會導致滴落在介質(zhì)表面鋪

展的形狀不易控制，噴墨實物結(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 標準粘度計配套超低粘度適配器 ULA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，

進行程序編輯及數(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，然后連接粘度計主機和 TC-650 AP 水浴循環(huán)系

統(tǒng)。在 Rheocalc T 軟件上編輯相應的測試程序，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，觀察

測試過程中數(shù)據(jù)讀取及溫度控制的穩(wěn)定性。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)點的粘度值均為 20.19 cP，標準偏差僅為 0.03%。

ULA 適配器專為超低粘度測試而設(shè)計，測試下限可達 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，可以計算

剪切率和剪切應力，得到粘度。TC 系列循環(huán)水浴系統(tǒng)的控溫精度zui高可達 0.01℃，為

粘度測試提供準確及穩(wěn)定的溫度條件。

04 應用概述

作為世界上zui的粘度計/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，測量重復性好的產(chǎn)品。Brookfield 粘度計的測量精度可

以達到全量程測量范圍的±1%，重復性可以達到±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，適應各種行業(yè)用戶的分析需求。

RST 流變儀可以進行全面的流變學測試，在質(zhì)量控制和研發(fā)領(lǐng)域均可進行的流變分析。

RST 系列流變儀具有控制剪切率和剪切應力兩種模式，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、

屈服應力以及觸變性等流變特性。