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材料喷射(MJ)技术详解

  • 时间:2021-07-01

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材料喷射是一种相对较新的3D打印技术,它利用液体光聚合物和紫外光进行3D打印。今天我们来科普一下这项快速制造技术的工作原理、优缺点以及应用领域。

 

1材料喷射是什么意思?

 

材料喷射(MJ)是最快、最精确的3D打印技术之一。它的基本原理是使用喷射出液体光聚合物液滴,液体光聚合物液滴在紫外光的照射下固化,由此制造零件。

 

  因为光聚合物树脂在固化之前以液滴喷射,所以MJ通常被比作2D喷墨工艺。两者的区别在于,喷墨打印机仅沉积单层墨滴,而MJ可逐层构建,直到部件完成。

 

  MJ也与SLA非常相似,因为它们都使用紫外光源来固化树脂。但不同之处在于MJ 3D打印机一次喷射数百个微小液滴,而SLA 3D打印机则在一整桶树脂中,通过激光选择性地逐点固化。

 

2线型沉积

 

  使MJ独特的另一个方面是材料如何沉积(并因此固化)。基本上,MJ打印机沿着X轴载体从多个打印头喷射树脂,X轴载体在不断变化的打印件上来回移动。为了帮助可视化设备的运动,请参考2D扫描仪中的光源或汽车的雨刮。

 

  相较之下,FDM,SLA和SLS这三种最流行的3D打印技术均以逐点方式沉积、固化和烧结材料的方式打印物件,MJ基于上述的工作原理,被认为是最快、最准确的3D打印技术之一并非虚言。

 

多个打印头在X轴线上沉积液滴

X轴线沿Y轴来回移动

 

MJ的工作原理 

 

 

 

 

MJ 3D打印机的各种组件

 

  MJ 3D打印机的主要组件是打印头、紫外线光源、构建平台和材料容器。打印头和光源沿着相同的X轴托架悬挂。

 

  打印过程从将树脂倒入材料容器开始。就像SLA一样,MJ使用热固性光聚合物树脂,这意味着它必须加热到30-60°C之间才能达到合适的粘度。

 

  随着X轴滑架开始穿过构建平台,打印头开始选择性地喷射数百个微小的树脂液滴。在打印头之后是紫外线光源,其立即固化喷涂的树脂。完成整个图层后,构建平台会下降一层的高度,并重复该过程直到该部件完成。

 

  除了允许材料沉积跨越整个X轴之外,多个打印头还提供另一个好处:多材料打印。与其他多材料3D打印机类似,这允许可溶解的支撑材料或多种类或全彩的功能材料。

 

  MJ有很多可供选择的材料。标准树脂用于制造原型和最终用途部件,但也有柔性、可浇铸的透明和耐温的材料。

 

3MJ的优点缺点

 

  与任何其他3D打印技术一样,MJ 3D打印也有其优缺点。

 

优点

 

  如上所述,构建速度和尺寸精度是真正使MJ脱颖而出的两个参数。

 

  由于该技术的特质,可以在不影响构建速度的情况下生产多个零件,即使对于单个零件,构建速度也已经非常之快。这对于共享或小规模生产来说非常方便。

 

  通过MJ制造的零件具有非常光滑的表面,是制作美学原型的理想选择。因此,材料喷射部件可以与注塑部件(外观相比)相媲美。

 

  全彩色和多材料3D打印是MJ的另一个惊人特性,进一步增加了原型和最终用途部件的美学质量。

 

缺点

 

高性能打印和极其光滑的表面处理具有很高的性价比。MJ是最昂贵的3D打印技术之一。这是由于机器和材料的成本决定的。

 

  MJ的另一个限制是打印部件的强度。MJ零件结构薄弱,这意味着它们不适合用来制造承受某种负载的零件。

 

  事实上,MJ与SLA有着同样的限制。由于树脂的性质,用这两种技术打印的部件都是脆弱的。

 


 

                                                         树脂打印品非常脆弱

 

  还有一个缺点是,MJ并非没有废料。与FDM和SLA一样,MJ打印带有悬伸结构的零件也需要支撑。鉴于树脂的高成本,甚至可溶解的支撑材料,任何数量的废料都不会让使用者觉得太理想。

 

 


4应用领域

 

 

 

 

                                                   借助材料喷射制作的模型

 

  正如您可能已经猜到的那样,MJ主要用于制作漂亮、逼真的原型。

 

  例如,MJ可能会吸引需要精确的身体部位模型的医生和学生。同样,建筑师、设计师和艺术家可以从材料喷射模型的精确度和美学质量中获益。

 

  由于材料的高度细节和温度稳定性,MJ还可用于制造低转速注塑模具。

 

 

  无论如何,使用MJ的3D打印部件的成本,成为了该技术在大多数情况下用于专业应用的限制。