打印用墨水粘度测定

1 3D 喷墨打印简介

3D 喷墨打印技术是根据喷墨打印机的工作原理，在数字信号的激励下使喷嘴腔室中的液体

（成型材料）在瞬间形成液滴，并以一定的速度和频率从喷嘴中喷出，并按指定路径逐层固

化成型，zui终得到 3D 物体的快速成型技术。3D 打印成型技术具有成型速度快、设备操作简

单、适合办公室环境、可多相实体结构成型等特点，相对于一般意义上的快速成型方法，具

有精度高、周期短、设备针对面宽和环境友好等特点，在快速建模，医药组织工程，生物制

药等领域，已显示出强大的发展潜力。

02 3D 打印墨水粘度测量的意义

3D 喷墨打印的操作方法为：先根据实体 3D 扫描（或设计）得到的 3D-CAD 模型，按照一

定方法将该模型分割为一系列单元，通常是在 Z 轴方向将分截成一定厚度的二维薄层，由程

序控制产生喷射指令，逐层喷射固化堆砌后，得三维实体的器件。在 3D 技术不断发展的今

天，用于喷墨打印的墨水成为制约其进一步发展的首要因素。

3D 喷墨打印的墨水由成型材料（金属粉末、陶瓷材料、石膏、塑料、复合材料等）以及与

之匹配的粘结溶液以及后处理材料组成。粘度是反映墨水稳定性、流动性、产品质量以及是

否适合喷墨打印的重要参数。3D 喷墨墨水材料的粘度过高，会阻塞喷墨设备的喷嘴，造成

设备损耗，增加使用期间的维护费用；高粘度的墨水在喷嘴处形成的墨滴体积也较大，会导

致图案分辨率随之降低，还会直接影响到粉末层的渗透效果。3D 喷墨墨滴体积越小，打印

机分辨率越高，喷墨后所得实物就越细致，但是墨水粘度过低，则会导致滴落在介质表面铺

展的形状不易控制，喷墨实物结构松散等状况。因此，制备出色彩度好、稳定性高、流变特

性好、粘度适中的墨水对 3D 喷墨打印技术的发展至关重要。

03 3D 墨水粘度测定

本文使用 DV3T 标准粘度计配套超低粘度适配器 ULA测量一种 3D 喷墨打印

墨水的粘度。帮助用户建立 3D 喷墨打印墨水的生产及制备工艺过程中产品质量控制的粘度

测试方法。

TC-650 AP 水浴循环系统用于控制样品温度（测试温度为 25℃），Rheocalc T 软件连接主机，

进行程序编辑及数据采集，绘制粘度变化曲线。量取 16mL 已配置好的 3D 喷墨打印墨水于

ULA 的样品杯中，将转子缓慢浸没至样品中，然后连接粘度计主机和 TC-650 AP 水浴循环系

统。在 Rheocalc T 软件上编辑相应的测试程序，待样品温度稳定后开始测量。

选择“Multi Point”模式进行数据采集，在 2 min 的测试时间内总共采集了 12 个数据点，观察

测试过程中数据读取及温度控制的稳定性。使用水浴控温时，测试稳定性非

常好，温度保持在 25±0.01℃，12 个数据点的粘度值均为 20.19 cP，标准偏差仅为 0.03%。

ULA 适配器专为超低粘度测试而设计，测试下限可达 1 cP；ULA 测试所需样品体积仅为 16 mL，

可有效节约测试成本，提升测试效率；ULA 使用同轴圆柱型转子及配套的样品杯，可以计算

剪切率和剪切应力，得到绝对粘度。TC 系列循环水浴系统的控温精度zui高可达 0.01℃，为

粘度测试提供准确及稳定的温度条件。

04 应用概述

作为世界上zui知名的粘度计/流变仪生产商之一，Ametek-Brookfield 一直致力于为广大用户

提供质量稳定可靠，测量精确度高，测量重复性好的产品。Brookfield 粘度计的测量精度可

以达到全量程测量范围的±1%，重复性可以达到±0.2%。针对不同行业的粘度测试需求，提

供个性化的解决方案，完美适应各种行业用户的分析需求。

RST 流变仪可以进行全面的流变学测试，在质量控制和研发领域均可进行完美的流变分析。

RST 系列流变仪具有控制剪切率和剪切应力两种模式，尤其适合于测量非牛顿流体在稳态流

动下的粘度、流变曲线等特性。另外，它还可以测量非稳态剪切流动和蠕变状态下的粘弹性、

屈服应力以及触变性等流变特性。