Полное руководство по 3D-печати методом струйной печати

Material Jetting выделяется среди других технологий 3D-печати своей способностью изготавливать высокоточные детали с гладкой поверхностью. С момента своего появления в конце 1990-х годов технология струйной печати материалов представляет собой идеальную технологию 3D-печати для создания полноцветных визуальных прототипов, форм для литья под давлением и моделей для литья.

В сегодняшнем руководстве мы более подробно рассмотрим технологию струйной печати материалов. процесса, преимущества и ограничения технологии, а также новейшие приложения и разработки в области струйной обработки материалов.

Как работает струйная очистка материалов?

Струйная печать материалов - это процесс струйной печати, при котором печатающие головки используются для нанесения жидкого фотореактивного материала на строительную платформу слой за слоем. Подобно стереолитографии (SLA), струйная обработка материалов использует ультрафиолетовое излучение для отверждения материала. Способы нанесения материала варьируются от принтера к принтеру и могут включать либо непрерывный, либо капельный метод струйной печати. Обратите внимание, что метод DOD обычно используется для нанесения вязких жидких материалов.

Пошаговое описание процесса:

• Как только жидкая смола нагревается для повышения вязкости, печатающая головка начинает двигаться над платформой для сборки, нанося первый слой материала там, где это необходимо.
• Опорные конструкции печатаются одновременно с деталью, чтобы обеспечить ее устойчивость во время печати. ​​
• Осажденный материал затем подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, отверждения (затвердевания) слоя материала в процессе, известном как фотополимеризация.
• После затвердевания первого слоя платформа для сборки опускается на один уровень, и процесс повторяется до тех пор, пока деталь не будет готова.
• Опорные конструкции теперь можно удалить с детали, и они готовы к последующей обработке.

Преимущества струйной обработки материалов

• Точность: Material Jetting может похвастаться одним из самых высоких уровней точности среди технологий 3D-печати. Благодаря точному нанесению крошечных капелек материала можно печатать слои толщиной до 0,013 мм, что позволяет получать детали с очень гладкой поверхностью и производить детали с небольшими, но очень точными элементами.
• Полноцветные детали и детали из разных материалов: Струйную печать материалов можно использовать для полноцветной и, что более важно, трехмерной печати из нескольких материалов, поскольку печатающая головка, используемая в процессе печати, обычно включает в себя несколько сопел. Эти сопла могут наносить различные материалы и / или разные цвета за один процесс печати. Таким образом, объекты, созданные в процессе струйной печати, могут обладать рядом свойств материала, таких как жесткость, гибкость, непрозрачность и прозрачность.
• Вспомогательные конструкции: Хотя для струйной обработки материалов требуются опорные конструкции, их можно легко растворить в ультразвуковой ванне. При правильном растворении опоры не оставляют следов на поверхности после снятия.

Ограничения струйной обработки материалов

• Плохие механические свойства: Объекты, созданные с помощью струйной печати материалов, обычно слабее, особенно по сравнению с другими методами 3D-печати, такими как SLS. Это делает детали, подвергнутые струйной обработке материалов, обычно непригодными для функциональных применений - струйная обработка материалов обычно используется для производства деталей, для которых внешний вид важнее функции.
• Медленный процесс печати: Струйная печать материалов в некоторой степени ограничена скоростью процесса печати. Поскольку маленькие капли материала осаждаются на небольшой части площади построения, процесс создания детали занимает больше времени.
• Ограничения по материалам: Для струйной печати материалов обычно можно успешно печатать только на вязких материалах. Однако количество вязких материалов, которые можно использовать в процессе печати, в настоящее время довольно ограничено. См. Ниже дополнительную информацию о материалах, используемых для струйной обработки материалов.

Материалы, используемые при струйной очистке материалов

Сегодня два наиболее часто используемых материала для струйной обработки материалов - это фотополимеры (в жидкой форме) и литейный воск.

Stratasys и 3D Systems - два самых узнаваемых специалиста по струйной очистке материалов на рынке. , предлагающая широкий выбор фотоотверждаемых пластмасс и композитов. Stratasys, например, недавно разработала свои так называемые «цифровые материалы», которые используются в ее запатентованной технологии PolyJet.

Эти материалы объединяют два или более фотополимеров, в результате чего получается материал с гибридными свойствами (например, объединение жесткость с гибкостью). Хотя объекты, изготовленные из таких материалов, являются непрочными и хрупкими, существуют также материалы, оптимизированные для конкретных применений, таких как инструменты и литье по выплавляемым моделям.

В настоящее время проводится много исследований по расширению диапазона материалов, которые можно использовать с струйная обработка материалов, а также металлы, керамика и силиконы уже начали выходить на рынок.

Например, израильская компания Xjet разработала технологию струйной обработки наночастиц для металлов и керамики. С помощью этой технологии керамические или металлические частицы суспендируются в жидком составе, который затем удаляется на стадии спекания.

Еще одна веха в области материалов для струйной обработки материалов была достигнута с помощью силиконовой 3D-печати, разработанной ACEO. ®, подразделение немецкого химического гиганта Wacker Chemie AG. Технология ACEO®, впервые представленная в 2016 году, использует технику «drop-on-demand» для создания 100% силикона, а также деталей из разных материалов разного цвета и твердости.

Общие приложения

Преимущества, предлагаемые Material Jetting, делают его идеальной технологией как для создания прототипов, так и для изготовления инструментов. Например, дизайнеры могут воспользоваться преимуществами мультиматериальных возможностей Material Jetting для создания высокоточных полноцветных визуальных прототипов.

Хорошим примером этого является Центр предварительной серии Audi:использование Stratasys Технология струйной обработки материалов, производитель автомобилей смог создать полнофункциональные прототипы из нескольких материалов, чтобы ускорить процесс проверки дизайна.

В медицинской промышленности все чаще используется струйная обработка материалов для производства реалистичных анатомических модели как для образовательных целей, так и для предоперационного планирования и обучения.

Технология Material Jetting может использоваться в медицинских университетах и ​​больницах для 3D-печати полноцветных анатомических моделей, которые выглядят как настоящие части тела. Такие модели не только помогают студентам-медикам лучше учиться, но и позволяют хирургам планировать и готовиться к операции более эффективно, чем это было бы с 2D-изображением.

Кроме того, струйная обработка материалов - это хорошо. -подходит для мелкосерийного производства форм и литейных моделей. Благодаря этой технологии 3D-печати инструменты для литья под давлением и литья по выплавляемым моделям могут изготавливаться намного быстрее и дешевле, при этом достигается более высокий уровень сложности, невозможный при традиционном производстве инструментов.

Обработка материалов методом струйной печати также может быть полезна для 3D-печати электронные устройства. Например, 3D-принтер DragonFly 2020 Pro от Nano Dimension наносит проводящие серебряные чернила для создания многослойных электронных схем, прототипов печатных плат и антенн.

3D-принтеры Material Jetting

3D-принтеры Material Jetting имеют широкий диапазон объемов печати от средних (380 x 250 x 200 мм) до больших (1000 x 800 x 500 мм), которые могут быть адаптированы к конкретным потребностям без ущерба для точности Детали, напечатанные на 3D-принтере. Stratasys и 3D Systems в настоящее время являются основными производителями 3D-принтеров Material Jetting.

Например, 3D-принтер ProJet MJP 5600 от 3D Systems использует запатентованную технологию MultiJet Printing для создания разноцветных деталей из разных материалов для прототипирования и быстрого изготовления инструментов. Система совместима с фирменными материалами VisiJet®. Объем печати машины составляет 518 x 381 x 300 мм, что идеально подходит для компонентов среднего размера.

3D-принтер J750 - последняя разработка в области систем струйной печати материалов от Stratasys. В J750 используется запатентованная технология PolyJet. Машина имеет рабочий объем 490 x 390 x 200 мм, а также предлагает многоцветную и многоматериальную 3D-печать с 6 различными материалами одновременно.

Подводя итоги

Material Jetting - идеальная технология для создания функциональных прототипов и инструментов, поскольку она позволяет получать полноцветные и многоматериальные детали с высокой точностью размеров.

Однако фотополимер и другие материалы находятся в стадии разработки. При дальнейших исследованиях, Material Jetting также может предложить инновационные решения для производства конечных деталей, особенно в области 3D-печатной электроники.

Благодаря своей технологии drop-on-demand, Material Jetting также демонстрирует перспективная технология биопечати, способная произвести революцию в регенеративной медицине и тканевой инженерии.