材料噴射是當前眾多3D打印技術中的一大主流技術,所使用的材料噴射3D打印頭與紙質噴墨打印機中的打印頭類似,不同的是,這些打印頭將材料的液滴沉積到構建平臺上。
目前,材料噴射系統可以使用的材料包括光敏樹脂(Stratasys的PolyJet系統)、金屬(Xjet的系統),此外也有結合鋪粉的技術(HP的MJF系統)。
通過材料噴射系統3D打印的零件的尺寸精度可以達到±0.1%,并且具有非常好的表面光潔度。材料噴射主要用于原型制造以及制造工具零件。
每個噴射3D打印廠商材料噴射系統略有不同。通常來講其流程是這樣的:先通過打印頭將材料加熱到特定溫度以獲得最佳粘度,然后打印頭在構建平臺上移動并將材料滴沉積到所需位置,一個打印頭上一般具有數百個用于材料沉積的噴嘴。
紫外線光源是固化沉積材料的常用方法,噴射系統主要噴射光敏樹脂材料,再通過紫外光來固化樹脂。通過材料噴射,用戶可以控制打印的顏色,甚至可以控制某些材料特性,例如強度或彈性。
Stratasys旗下的J8系列產品就是基于PolyJet技術,目前已經實現了全彩打印、多材料的打印。
△Stratasys 的噴射3D打印系統J8系列
PolyJet即聚合物噴射技術,其成型原理類似3DP技術,但噴射的不是粘合劑而是光固化樹脂,噴射完成后通過紫外光照射固化成型。
PolyJet成型原理
陣列噴頭工作過程
PolyJet打印過程
粘結劑噴射始于1993年的麻省理工學院,是材料噴射的一種變體。Z Corporation的公司在1995年收購了該技術,3DSystems在數年后收購了ZCorp,并推出了ProJet 660等一系列設備,在全彩色3D打印領域占有一席之地。
△ 3D Systems之前推出的粘結劑噴射設備 Projet 660
此外,ExOne也是這項技術的主要廠商之一,但ExOne的設備主要用于打印砂型和金屬。噴射系統主要是噴射粘合劑,根據粉末材料的不同需要選擇不同的粘結劑。呋喃粘合劑通常用于砂型鑄造應用,酚醛粘合劑通常用于砂型和型芯,硅酸鹽粘合劑是對砂型和型芯更環保的粘合劑,水基粘合劑通常用于金屬粉末。
△ExOne的X1 160PRO
以下是Exone公司用3DP技術進行砂模鑄造的過程:
粘結劑噴射
加熱固化
打印成型
在某些情況下,粘結劑是有色的,從而可以構建出多種顏色的零件,這就是所謂的ColorJet打印,目前惠普已經推出了全彩色的噴射3D打印機。
△HP彩色3D打印機:Jet Fusion 300/500
惠普MJF技術的原理
△理鋪粉模塊
△熱噴頭模塊
△鋪設粉末
△噴射“助熔劑”(黑色)和“精細劑”(偏透明)
△最后加熱,讓粉末融化凝結
以色列的Xjet公司也有其噴射系統,XJet的陶瓷和金屬3D打印機基于其專利的NPJ 3D打印技術,這種增材制造工藝使用液體分散來制造3D打印零件,這與許多金屬3D打印工藝中所使用的粉末熔融工藝不同。在NPJ技術中,陶瓷和金屬顆粒在液體中被噴射出來,當它沉積到構建平臺上時,液體蒸發,留下了陶瓷或金屬的熔融層。所得零件具有很高的細節,表面光潔度和準確性。
△XJet Carmel 1400 M噴射金屬3D打印機
責任編輯:gt
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