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3D打印國外 5 大材料噴射 3D 打印系統分析

2020-04-04  1985

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

鑄造成型

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

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

國外制造材料噴射系統的制造商包括:

3D Systems:提供多種材料和粘合劑噴射系統(從Z Corp購買)。

ExOne:該公司在其許多增材制造系統中使用粘合劑噴射。這些材料包括陶瓷,塑料,沙子和一些金屬。

HP:使用其噴墨專業知識將化學粘合劑和化學劑噴射到粉末材料的薄層上。

Stratasys:PolyJet 3D打印的制造商,起源于Objet公司(現為Stratasys品牌)。

XJet:NanoParticle Jetting(NPJ),它使用包含建筑納米粒子或支持納米粒子的液體。主要材料是金屬和陶瓷。

當然,國內也有一批廠商在從事噴射技術3D打印系統的開發,比如峰華卓立、愛司凱、武漢易制、珠海賽納等。



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