3.1 软木基配方的打印性能

含PVA的配方(Form 1和Form 2)在粉末床中分散不均匀，容易团聚，导致打印零件颗粒间附着力差，难以保持形状。

含CMC的配方(Form 3和Form 4)表现出更好的打印性能：

• CMC在粉末床中分散均匀，形成了致密的粉末床
• Form 3(全范围+CMC)打印的零件能够保持形状，但首层尺寸精度较差
• Form 4(粗颗粒+CMC)打印的零件具有更好的尺寸精度和内聚性，是最优配方

图1. 使用Form 3打印的3D零件：(a) 粘结剂沉积后的3D打印过程：CMC在粉末床中均匀分散；(b) Form 3的SEM图像(CMC高亮显示)；(c) 沉积新一层Form 3后的3D打印过程；(d) Form 3生坯零件过夜干燥：零件因自身重量变形；(e) 清粉过程中的Form 3生坯零件；(f)和(g) 最终的Form 3生坯零件。

图2. 使用Form 4打印的3D零件：(a) Form 4的SEM图像(CMC高亮显示)；(b) Form 4生坯零件过夜干燥：零件因自身重量变形；(c) 致密的软木粉末床；(d) 清粉过程中的Form 4生坯零件；(e)、(f)和(g) 最终的Form 4生坯零件。

与陶瓷粉末不同，软木粉末的粗颗粒分布(63-80μm)比全范围分布(20-100μm)具有更高的堆积能力，这是由于软木颗粒的不规则形状增加了表面接触面积，提高了润湿性和粘结效果。

3.2 高压釜后处理效果

高压釜处理后，零件颜色变为棕褐色，内聚性显著提高。

图3. (a) Form 3生坯、(b) Form 3后处理件、(c) Form 4生坯和(d) Form 4后处理件的图像。

SEM观察和统计分析表明，软木细胞发生了明显的膨胀：

• Form 3生坯细胞平均对角线：~29μm
• Form 3后处理件细胞平均对角线：~41μm
• Form 4生坯细胞平均对角线：~35μm
• Form 4后处理件细胞平均对角线：~42μm

图4. Form 3生坯和Form 3后处理件的SEM图像(放大倍数分别为150×、500×和1000×)。

图5. Form 4生坯和Form 4后处理件的SEM图像(放大倍数分别为150×、300×和1000×)。

FTIR分析显示，高压釜处理后：

• 1035cm⁻¹处的多糖C-O键吸收峰强度降低，表明多糖部分降解
• 木栓质特征峰(2924cm⁻¹、2852cm⁻¹、1740cm⁻¹等)强度也有所降低，表明木栓质也发生了部分降解

图6. 不同波数范围的FTIR光谱：(a) 900-2000 cm⁻¹和(b) 2500-3500 cm⁻¹。

图7. 软木粉末、Form 3生坯和Form 3后处理件样品在2924 cm⁻¹处木栓质峰的吸收比。

这些降解产物作为天然粘结剂，显著提高了软木颗粒之间的附着力。

3.3 力学性能

压缩测试结果表明，高压釜处理显著提高了零件的抗压强度：

生坯的抗压强度随应变增加而降低，而后处理件的抗压强度随应变增加而升高，表明高压釜处理有效改善了颗粒间的粘结。

3.4 复杂形状打印案例

使用最优配方Form 4成功打印了具有复杂几何形状的软木零件，完整展示了从3D模型到最终后处理件的整个工艺流程。

图8. 3D打印过程：从(a) 3D模型；(b) 层示例；(c) 打印过程中的层示例；(d) 从粉末床中取出的零件；(e) 清粉过程；到(f) 最终的3D打印软木零件；(g) Form 4生坯零件；(h) 高压釜中的软木零件和(i) Form 4后处理件。

3D打印软木零件保留了软木天然的轻质、温暖触感和柔软特性，外观类似海绵，适用于对力学性能要求不高的领域，如原型制作、装饰件和零售产品等。