材料噴射3D打印系統(tǒng)的特性及幾大材料品牌介紹

材料噴射是當(dāng)前眾多3D打印技術(shù)中的一大主流技術(shù)，所使用的材料噴射3D打印頭與紙質(zhì)噴墨打印機(jī)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(gòu)建平臺(tái)上。

目前，材料噴射系統(tǒng)可以使用的材料包括光敏樹脂（Stratasys的PolyJet系統(tǒng)）、金屬（Xjet的系統(tǒng)），此外也有結(jié)合鋪粉的技術(shù)（HP的MJF系統(tǒng)）。

通過材料噴射系統(tǒng)3D打印的零件的尺寸精度可以達(dá)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(gè)噴射3D打印廠商材料噴射系統(tǒng)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(gòu)建平臺(tái)上移動(dòng)并將材料滴沉積到所需位置，一個(gè)打印頭上一般具有數(shù)百個(gè)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(tǒng)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(qiáng)度或彈性。

Stratasys旗下的J8系列產(chǎn)品就是基于PolyJet技術(shù)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全彩打印、多材料的打印。

△Stratasys 的噴射3D打印系統(tǒng)J8系列

PolyJet即聚合物噴射技術(shù)，其成型原理類似3DP技術(shù)，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(jié)劑噴射始于1993年的麻省理工學(xué)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(shù)，3DSystems在數(shù)年后收購了ZCorp，并推出了ProJet 660等一系列設(shè)備，在全彩色3D打印領(lǐng)域占有一席之地。

△ 3D Systems之前推出的粘結(jié)劑噴射設(shè)備 Projet 660

此外，ExOne也是這項(xiàng)技術(shù)的主要廠商之一，但ExOne的設(shè)備主要用于打印砂型和金屬。噴射系統(tǒng)主要是噴射粘合劑，根據(jù)粉末材料的不同需要選擇不同的粘結(jié)劑。呋喃粘合劑通常用于砂型鑄造應(yīng)用，酚醛粘合劑通常用于砂型和型芯，硅酸鹽粘合劑是對(duì)砂型和型芯更環(huán)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(shù)進(jìn)行砂模鑄造的過程：

粘結(jié)劑噴射

加熱固化

打印成型

在某些情況下，粘結(jié)劑是有色的，從而可以構(gòu)建出多種顏色的零件，這就是所謂的ColorJet打印，目前惠普已經(jīng)推出了全彩色的噴射3D打印機(jī)。

△HP彩色3D打印機(jī)：Jet Fusion 300/500

惠普MJF技術(shù)的原理

△理鋪粉模塊

△熱噴頭模塊

△鋪設(shè)粉末

△噴射“助熔劑”（黑色）和“精細(xì)劑”（偏透明）

△最后加熱，讓粉末融化凝結(jié)

以色列的Xjet公司也有其噴射系統(tǒng)，XJet的陶瓷和金屬3D打印機(jī)基于其專利的NPJ 3D打印技術(shù)，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(shù)中，陶瓷和金屬顆粒在液體中被噴射出來，當(dāng)它沉積到構(gòu)建平臺(tái)上時(shí)，液體蒸發(fā)，留下了陶瓷或金屬的熔融層。所得零件具有很高的細(xì)節(jié)，表面光潔度和準(zhǔn)確性。

△XJet Carmel 1400 M噴射金屬3D打印機(jī)

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