3D-принтеры Material Jetting:полный обзор процесса, компонентов и материалов

Что касается типов производства, 3D-печать является одной из самых впечатляющих из-за того, насколько быстро ее можно разработать и сколько существует различных типов, включая струйную обработку материалов. Этот послойный метод универсален и позволяет обрабатывать широкий спектр материалов для создания именно того продукта, который вам нужен. Если вас заинтриговал этот процесс, узнайте, как он работает ниже, и какие материалы можно пропускать через струйный принтер. 

Что такое струйная обработка материала?

Как и во многих других типах 3D-принтеров, струйная обработка материала предполагает создание объекта через слои. Однако он отличается от других типов тем, как построены эти слои:он капает сжиженный материал на печатную платформу в той форме, которую вы разработали. Используемый материал светочувствителен и отверждается под действием ультрафиолета. 

Чтобы убедиться, что этот процесс проходит гладко, вам необходимо знать о различных частях струйного принтера и о том, какие функции они предоставляют. Существует четыре основных компонента, включая печатающие головки, которые отвечают за подачу материала на платформу сборки — еще одна важная часть. Кроме того, есть контейнер для материала, в котором удерживается жидкая смола до того, как печатающие головки начнут ее распределять. Наконец, есть ультрафиолетовый свет, который отвечает за отверждение готовой конструкции. 

Ниже мы дали общее представление о том, как работает струйная обработка материала. 

Как работает процесс струйной печати материала в 3D-принтере?

Вот шаги, которые принтер предпринимает для создания струйной продукции:

1. Первое, что произойдет, — машина нагреет смолу или жидкий материал, который вы используете, чтобы он стал достаточно вязким для печати.
2. Затем печатающая головка начнет двигаться в соответствии с указаниями файла дизайна и высвободит небольшие капли смолы на платформу сборки.
3. Как только первый слой будет готов, его затвердеет УФ-свет, а затем печатающая головка начнет наносить второй слой, пока модель не будет завершена.

Каковы различные компоненты струйной обработки материала в 3D-принтере?

Основные компоненты включают в себя:

1. Печатающие головки: Распределите материал на сборочную платформу.
2. Источники ультрафиолетового света: Отверждайте и затвердевайте нанесенный материал.
3. Платформа создания: Деталь строится слой за слоем.
4. Контейнер материала: Удерживает жидкую смолу до ее распыления.

Какие материалы можно напечатать на 3D-принтере?

Существует множество различных материалов, которые вы можете использовать с струйным принтером, что может затруднить выбор одного из них, но обычно вы обнаружите, что он находится между полимерами, пластиками и воском. Когда вы рассматриваете различные смолы, подумайте о механических свойствах, которые потребуются вашим деталям, о стоимости, о том, насколько легко будет обрабатывать и отделывать материал, а также о том, насколько этот материал совместим с вашим принтером. Вот несколько материалов, которые подходят для струйного принтера:

1. Керамика

Керамика в струйной обработке материалов является передовой благодаря своей высокой температуре и износостойкости. Процесс включает в себя распыление керамических частиц, взвешенных в фотополимере, который затем слой за слоем отверждается ультрафиолетовым светом. Постобработка включает удаление полимерной матрицы и спекание для повышения прочности. Этот процесс подходит для изготовления изделий сложной геометрии, недостижимых при стандартном производстве керамики, поэтому аэрокосмическая, медицинская и электронная промышленность считают его идеальным. Конечные продукты обладают превосходной химической и термической стабильностью, что часто требуется в сложных условиях.

Чтобы узнать больше, прочтите наше полное руководство по керамике.

2. Металлы

Струйная обработка металлов включает распыление мелких капель связующего вещества, пропитанного металлом, на платформу сборки. После осаждения эти капли затвердевают посредством термического или УФ-отверждения. Затем детали подвергаются процессу удаления связующего вещества с последующим спеканием для сплавления металлических частиц. Этот метод позволяет создавать металлические детали со сложными деталями и сложной геометрией, которые было бы сложно изготовить традиционными методами производства. Он особенно полезен для производства небольших детализированных компонентов с гладкой поверхностью в таких отраслях, как ювелирные изделия и стоматологические принадлежности, а также при производстве прототипов.

Чтобы узнать больше, прочтите наше руководство «Что такое металлы».

3. Пластик

Пластмассы, используемые при струйной обработке материалов, представляют собой фотополимеры, которые затвердевают под воздействием ультрафиолета. Суть метода заключается в создании каждого слоя желаемого объекта путем нанесения крошечных капель фотополимера на платформу для сборки. Этот процесс известен своей исключительной точностью и способностью создавать объекты со сложными деталями и безупречными поверхностями. Среди его многочисленных применений — прототипирование, потребительские товары, стоматологические и медицинские модели. Широкий диапазон механических свойств, от твердых до гибких, также возможен благодаря разнообразию доступных в настоящее время фотополимеров, отвечающих потребностям широкого спектра применений.

Чтобы узнать больше, прочтите наше полное руководство «Что такое пластик».

4. Композиты

Композитные материалы при струйной обработке материалов создаются путем объединения двух или более различных материалов для использования их совместных свойств. Обычно это включает в себя внедрение волокон или частиц в фотополимерную матрицу, которая затем наносится струей и отверждается слой за слоем. В результате получается деталь, которая выигрывает от прочности и жесткости волокон, сохраняя при этом универсальность и свободу дизайна основного материала. Эта технология особенно полезна для применений, требующих деталей с улучшенными механическими свойствами, например, в автомобильной и аэрокосмической отраслях.

Чтобы узнать больше, прочтите наше полное руководство по композитным материалам.

5. Воски

Основная цель воска при струйной обработке материалов — создание сложных узоров для изготовления форм и литья по выплавляемым моделям. Метод заключается в распылении расплавленных и затвердевших материалов, напоминающих воск, для создания слоев детали. Характеристики чистого выгорания этих материалов делают их идеальными для формования без остатка. Это приложение незаменимо в ювелирной и стоматологической отраслях, где точность и внимание к деталям имеют решающее значение. Традиционные процессы резьбы по воску занимают намного больше времени и стоят гораздо больше денег, но струйная обработка материала позволяет быстро создавать сложные восковые узоры.

6. Смолы

Смолы, особенно фотополимеры, являются краеугольным камнем струйной печати материалов. Эти жидкие материалы распыляются на сборочную платформу и отверждаются ультрафиолетовым светом, образуя твердые объекты с высокой точностью и гладкой поверхностью. Смолы обладают целым рядом свойств, в том числе прозрачностью, гибкостью и устойчивостью к высоким температурам, что делает их пригодными для широкого спектра применений:от прототипирования до изготовления деталей для конечного использования в таких отраслях, как автомобилестроение, потребительские товары и здравоохранение.

Чтобы узнать больше, прочтите наше полное руководство по смолам для 3D-печати.

7. Силиконы

Силиконовые материалы становятся все более распространенными при струйной обработке материалов из-за их термостойкости, гибкости и биосовместимости. Чтобы создать твердый эластомерный компонент, струйная обработка силикона предполагает осаждение капель силиконового форполимера и их отверждение. Медицинская промышленность получает большую выгоду от этой технологии для создания индивидуальных протезов и моделей органов из-за сходства силикона с тканями человека с точки зрения ощущений и механических свойств.

Чтобы узнать больше, прочтите наше полное руководство «Что такое силикон».

8. Биочернила

Биочернила — это специализированные материалы, предназначенные для 3D-печати тканей и органов. Они состоят из биосовместимой матрицы, часто гидрогеля, которая поддерживает рост и дифференцировку клеток. При струйной печати биочернила распыляются и затвердевают, образуя каркасы, имитирующие внеклеточный матрикс, обеспечивая клеткам благоприятную среду для формирования функциональных тканей. Эта технология перспективна для регенеративной медицины, тестирования лекарств и понимания механизмов заболеваний. Задача заключается в оптимизации свойств материала для обеспечения жизнеспособности и функционирования клеток после печати.

9. Фотополимеры

При струйной обработке материалов используются фотополимеры из-за их быстрого затвердевания под воздействием ультрафиолета. Для создания точных и замысловатых изделий эти жидкие смолы впрыскиваются крошечными каплями, а затем отверждаются слой за слоем. Фотополимеры адаптируются и могут использоваться для широкого спектра применений, от производства конечных деталей до прототипирования, благодаря их способности производиться с различными качествами, включая:жесткость, прозрачность и цвет. Они идеально подходят для сложных компонентов, потребительских товаров и стоматологии благодаря высокому разрешению и безупречному качеству поверхности.

10. Вспомогательные материалы

Вспомогательные материалы при струйной обработке материалов необходимы для создания выступов и сложной геометрии. Они часто распыляются одновременно с строительным материалом и действуют как подмостки во время процесса печати. Эти материалы разработаны таким образом, чтобы их можно было легко удалить после печати либо путем растворения в специальном растворителе, либо путем удаления вручную. Возможность использования вспомогательных материалов расширяет возможности проектирования при струйной обработке материалов, позволяя создавать детали со сложной внутренней структурой и движущимися компонентами.

Каждый из этих материалов обладает уникальными свойствами и преимуществами, позволяя создавать детали, отвечающие конкретным требованиям для широкого спектра применений. Струйная обработка материалов продолжает развиваться, расширяя границы возможностей аддитивного производства.



SLS против SLM:ключевые различия и как выбрать правильный процесс Шесть основных шагов для подготовки высококачественных файлов STL