材料喷射3D打印系统的特性及几大材料品牌介绍

材料喷射是当前众多3D打印技术中的一大主流技术，所使用的材料喷射3D打印头与纸质喷墨打印机中的打印头类似，不同的是，这些打印头将材料的液滴沉积到构建平台上。

目前，材料喷射系统可以使用的材料包括光敏树脂（Stratasys的PolyJet系统）、金属（Xjet的系统），此外也有结合铺粉的技术（HP的MJF系统）。

通过材料喷射系统3D打印的零件的尺寸精度可以达到±0.1％，并且具有非常好的表面光洁度。材料喷射主要用于原型制造以及制造工具零件。

每个喷射3D打印厂商材料喷射系统略有不同。通常来讲其流程是这样的：先通过打印头将材料加热到特定温度以获得最佳粘度，然后打印头在构建平台上移动并将材料滴沉积到所需位置，一个打印头上一般具有数百个用于材料沉积的喷嘴。

紫外线光源是固化沉积材料的常用方法，喷射系统主要喷射光敏树脂材料，再通过紫外光来固化树脂。通过材料喷射，用户可以控制打印的颜色，甚至可以控制某些材料特性，例如强度或弹性。

Stratasys旗下的J8系列产品就是基于PolyJet技术，目前已经实现了全彩打印、多材料的打印。

△Stratasys 的喷射3D打印系统J8系列

PolyJet即聚合物喷射技术，其成型原理类似3DP技术，但喷射的不是粘合剂而是光固化树脂，喷射完成后通过紫外光照射固化成型。

PolyJet成型原理

阵列喷头工作过程

PolyJet打印过程

粘结剂喷射始于1993年的麻省理工学院，是材料喷射的一种变体。Z Corporation的公司在1995年收购了该技术，3DSystems在数年后收购了ZCorp，并推出了ProJet 660等一系列设备，在全彩色3D打印领域占有一席之地。

△ 3D Systems之前推出的粘结剂喷射设备 Projet 660

此外，ExOne也是这项技术的主要厂商之一，但ExOne的设备主要用于打印砂型和金属。喷射系统主要是喷射粘合剂，根据粉末材料的不同需要选择不同的粘结剂。呋喃粘合剂通常用于砂型铸造应用，酚醛粘合剂通常用于砂型和型芯，硅酸盐粘合剂是对砂型和型芯更环保的粘合剂，水基粘合剂通常用于金属粉末。

△ExOne的X1 160PRO

以下是Exone公司用3DP技术进行砂模铸造的过程：

粘结剂喷射

加热固化

打印成型

在某些情况下，粘结剂是有色的，从而可以构建出多种颜色的零件，这就是所谓的ColorJet打印，目前惠普已经推出了全彩色的喷射3D打印机。

△HP彩色3D打印机：Jet Fusion 300/500

惠普MJF技术的原理

△理铺粉模块

△热喷头模块

△铺设粉末

△喷射“助熔剂”（黑色）和“精细剂”（偏透明）

△最后加热，让粉末融化凝结

以色列的Xjet公司也有其喷射系统，XJet的陶瓷和金属3D打印机基于其专利的NPJ 3D打印技术，这种增材制造工艺使用液体分散来制造3D打印零件，这与许多金属3D打印工艺中所使用的粉末熔融工艺不同。在NPJ技术中，陶瓷和金属颗粒在液体中被喷射出来，当它沉积到构建平台上时，液体蒸发，留下了陶瓷或金属的熔融层。所得零件具有很高的细节，表面光洁度和准确性。

△XJet Carmel 1400 M喷射金属3D打印机

责任编辑：gt