PolyJet聚合物喷射:一种强大的增材制造技术

南极熊 T中
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OFweek3D打印网讯 光聚合成型技术是一类利用光敏树脂材料在光照射下固化成型的3D打印技术的统称。其主要包括三种技术路线:其一是美国3D Systems开发并实现商业化的光固化成型技术(SLA);其二是德国envision TEC公司基于数字光处理的基础上开发的DLP 3D打印技术;其三则是由以色列Objet公司开发的聚合物喷射技术(PolyJet)。今天跟大家分享的就是PolyJet技术。

1 什么是PolyJet

聚合物喷射(PolyJet,PJ)技术是由以色列Objet公司(于2012年并入Stratasys公司)在2000年初推出的专利技术。PolyJet打印技术与传统的喷墨打印机类似,由喷头将微滴光敏树脂喷在打印底部上,再用紫外光层层固化。

上图为PolyJet聚合物喷射系统结构,其成型原理跟SLA、DLP一样,由光敏树脂在紫外光照射下固化。具体打印流程:

①  喷头沿X/Y轴方向运动,光敏树脂喷射在工作台上,同时UV紫外光灯沿着喷头运动方向发射紫外光对工作台上的光敏树脂进行固化,完成一层打印;

②  之后工作台沿Z轴下降一个层厚,装置重复上述过程,完成下一层的打印;

③  重复前述过程,直至工件打印完成。

④  去除支撑结构。

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对比SLA打印技术,其使用的激光光斑在0.06-0.10毫米,打印精度远高于SLA。PolyJet可以使用多喷头,在打印光敏树脂的同时,可以使用水溶性或热熔型支撑材料。而SLA/DLP的打印材料与支撑材料来源于同一种光敏树脂,所以去除支撑时容易损坏打印件。

由于可以使用多喷头,可以实现不同颜色和不同材料的打印。

2 PolyJet优缺点

【Polyjet技术的优点】

1)打印精度高。高达16μm的层分辨率和0.1mm的精度,可确保获得光滑、精准部件和模型。

2)清洁。适合于办公室环境,采用非接触树脂载入/卸载,支撑材料的清除很容易。

3)打印速度快。得益于全宽度上的高速光栅构建,可实现快速的打印,并且无需二次固化。

4)用途广。由于打印材料品种多样,可适用于不同几何形状、机械性能及颜色的部件。此外,所有类型的模型均使用相同的支持材料,因此可快速便捷地变换材料。

【Polyjet技术的缺点】

(1)需要支撑结构。

(2)耗材成本相对较高。尽管与SLA一样均使用光敏树脂作为耗材,但价格比SLA的高。

(3)成型件强度较低。PolyJet需要特别研发的光敏树脂,成型后的工件强度、耐久性都不是太高。

3PolyJet应用

PolyJet 3D 打印技术具有快速加工和原型制造的诸多优势,甚至能快速、高精度地生成具有卓越的精致细节、表面平滑的最终用途零件。因此PolyJet技术应用广泛,在航空航天、汽车、建筑、军工、商业品、消费品、医疗等行业具有很好的应用前景。

PolyJet 3D打印技术使用的光敏聚合物多达数百种。从橡胶到刚性材料,从透明材料到不透明材料,从无色材料到彩色材料,从标准等级材料到生物相容性材料,以及用于在牙科和医学行业进行3D打印的专用光敏树脂。

Stratasys公司的PolyJet打印机的医疗作品(图片来源:Stratasys)

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PolyJet技术打印的鞋垫(图片来源:Stratasys)

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Stratasys公司的Polyjet打印机的打印作品

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用Objet的数字ABS材料打印的工业制品(图片来源:Stratasys)

三种光聚合成型类3D打印技术基本原理都是利用液态树脂在光照射下固化的特性,只是使用的光源不同。其中,SLA使用的光源为紫外激光束,DLP使用的光源为数字光处理器,PolyJet 使用的光源为紫外光。此外,三种技术使用的耗材均为光敏树脂。

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