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材料噴射(MJ)技術詳解

  • 時間:2021-07-01

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材料噴射是一種相對較新的3D打印技術,它利用液體光聚合物和紫外光進行3D打印。今天我們來科普一下這項快速制造技術的工作原理、優缺點以及應用領域。

 

1材料噴射是什么意思?

 

材料噴射(MJ)是最快、最精確的3D打印技術之一。它的基本原理是使用噴射出液體光聚合物液滴,液體光聚合物液滴在紫外光的照射下固化,由此制造零件。

 

  因為光聚合物樹脂在固化之前以液滴噴射,所以MJ通常被比作2D噴墨工藝。兩者的區別在于,噴墨打印機僅沉積單層墨滴,而MJ可逐層構建,直到部件完成。

 

  MJ也與SLA非常相似,因為它們都使用紫外光源來固化樹脂。但不同之處在于MJ 3D打印機一次噴射數百個微小液滴,而SLA 3D打印機則在一整桶樹脂中,通過激光選擇性地逐點固化。

 

2線型沉積

 

  使MJ獨特的另一個方面是材料如何沉積(并因此固化)?;旧?,MJ打印機沿著X軸載體從多個打印頭噴射樹脂,X軸載體在不斷變化的打印件上來回移動。為了幫助可視化設備的運動,請參考2D掃描儀中的光源或汽車的雨刮。

 

  相較之下,FDM,SLA和SLS這三種最流行的3D打印技術均以逐點方式沉積、固化和燒結材料的方式打印物件,MJ基于上述的工作原理,被認為是最快、最準確的3D打印技術之一并非虛言。

 

多個打印頭在X軸線上沉積液滴

X軸線沿Y軸來回移動

 

MJ的工作原理 

 

 

 

 

MJ 3D打印機的各種組件

 

  MJ 3D打印機的主要組件是打印頭、紫外線光源、構建平臺和材料容器。打印頭和光源沿著相同的X軸托架懸掛。

 

  打印過程從將樹脂倒入材料容器開始。就像SLA一樣,MJ使用熱固性光聚合物樹脂,這意味著它必須加熱到30-60°C之間才能達到合適的粘度。

 

  隨著X軸滑架開始穿過構建平臺,打印頭開始選擇性地噴射數百個微小的樹脂液滴。在打印頭之后是紫外線光源,其立即固化噴涂的樹脂。完成整個圖層后,構建平臺會下降一層的高度,并重復該過程直到該部件完成。

 

  除了允許材料沉積跨越整個X軸之外,多個打印頭還提供另一個好處:多材料打印。與其他多材料3D打印機類似,這允許可溶解的支撐材料或多種類或全彩的功能材料。

 

  MJ有很多可供選擇的材料。標準樹脂用于制造原型和最終用途部件,但也有柔性、可澆鑄的透明和耐溫的材料。

 

3MJ的優點缺點

 

  與任何其他3D打印技術一樣,MJ 3D打印也有其優缺點。

 

優點

 

  如上所述,構建速度和尺寸精度是真正使MJ脫穎而出的兩個參數。

 

  由于該技術的特質,可以在不影響構建速度的情況下生產多個零件,即使對于單個零件,構建速度也已經非常之快。這對于共享或小規模生產來說非常方便。

 

  通過MJ制造的零件具有非常光滑的表面,是制作美學原型的理想選擇。因此,材料噴射部件可以與注塑部件(外觀相比)相媲美。

 

  全彩色和多材料3D打印是MJ的另一個驚人特性,進一步增加了原型和最終用途部件的美學質量。

 

缺點

 

高性能打印和極其光滑的表面處理具有很高的性價比。MJ是最昂貴的3D打印技術之一。這是由于機器和材料的成本決定的。

 

  MJ的另一個限制是打印部件的強度。MJ零件結構薄弱,這意味著它們不適合用來制造承受某種負載的零件。

 

  事實上,MJ與SLA有著同樣的限制。由于樹脂的性質,用這兩種技術打印的部件都是脆弱的。

 


 

                                                         樹脂打印品非常脆弱

 

  還有一個缺點是,MJ并非沒有廢料。與FDM和SLA一樣,MJ打印帶有懸伸結構的零件也需要支撐。鑒于樹脂的高成本,甚至可溶解的支撐材料,任何數量的廢料都不會讓使用者覺得太理想。

 

 


4應用領域

 

 

 

 

                                                   借助材料噴射制作的模型

 

  正如您可能已經猜到的那樣,MJ主要用于制作漂亮、逼真的原型。

 

  例如,MJ可能會吸引需要精確的身體部位模型的醫生和學生。同樣,建筑師、設計師和藝術家可以從材料噴射模型的精確度和美學質量中獲益。

 

  由于材料的高度細節和溫度穩定性,MJ還可用于制造低轉速注塑模具。

 

 

  無論如何,使用MJ的3D打印部件的成本,成為了該技術在大多數情況下用于專業應用的限制。


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