砂型3D打印技术作为增材制造领域的重要分支，凭借其无需模具、设计自由度高、生产周期短等优势，在铸造行业引发了革命性变革。该技术通过逐层堆积砂粒并选择性粘结，直接制造复杂金属铸件所需的砂型模具。目前，砂型3D打印主要分为粘结剂喷射（Binder jetting）和选择性激光烧结（selective laser sintering, SLS）两大技术路线。本文将从原理层面深入解析这两种技术的核心机制及其差异。
粘结剂喷射技术由美国ExOne公司于1996年首次商业化应用，其核心原理可概括为“材料铺层+粘结剂选择性喷射”。具体流程如下：
铺砂层：供砂系统将定量砂粒（通常为硅砂、宝珠砂等）均匀铺展在成型平台上，形成厚度约0.1-0.3mm的薄层。
粘结剂喷射：喷头根据三维模型切片数据，在特定区域精确喷射液态粘结剂（如酚醛树脂、呋喃树脂等），使砂粒局部粘结固化。
平台下降与重复：成型平台下降一个层厚，重复铺砂-喷射过程，逐层堆积直至完成整个砂型。
后处理：打印完成后需进行固化处理（如加热或紫外线照射）以增强砂型强度，随后清除未粘结的散砂。
材料适应性广：可兼容多种砂粒及金属粉末（需配合粘结剂调整）。
高打印速度：喷头可并行喷射，适合大尺寸砂型快速成型。
低成本：无需激光器等高能耗设备，材料利用率接近100%。
表面精度受限：受砂粒粒径影响，表面粗糙度较高（Ra≈12.5-25μm）。
SLS技术源于德国Fraunhofer研究所，其核心是通过激光能量选择性熔融砂粒，实现层间结合。典型流程如下：
铺砂层：与粘结剂喷射类似，先铺展一层砂粒（通常需添加少量粘结剂或金属氧化物助剂）。
激光烧结：高功率激光（如CO₂激光器）按照切片数据扫描砂层，使局部砂粒表面熔融或软化，通过液相烧结或固相扩散形成结合。
层间结合：新铺砂层与前一层通过激光重复烧结实现冶金结合，形成三维砂型。
后处理：需进行高温焙烧（如800-1000℃）以去除有机物并增强强度，随后进行表面精整。
高精度：激光光斑直径可小至0.1mm，表面粗糙度Ra≈6.3-12.5μm。
材料要求严格：需砂粒具有良好热响应性（如锆砂、铬铁矿砂），且需添加烧结助剂。
能耗较高：激光器功率通常达数百瓦，运行成本显著高于粘结剂喷射。
残余应力问题：激光快速加热/冷却易导致砂型变形，需优化扫描策略。
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