Урок 8.6Придать формуГлава 8 · Аддитивное производство

Струйная печать материалом (PolyJet)

Выбрасывает капли смолы и отверждает их УФ-светом (струйная печать материалом)

Струйная печать материалом работает как струйный принтер, но её «чернила» — жидкий пластик, который твердеет под ультрафиолетовым (УФ) светом. Тысячи тонких слоёв из капель складываются в твёрдый объект. PolyJet, самая известная версия, делает прототипы, которые выглядят и ощущаются как настоящие изделия: цветные, прозрачные и мягкие на ощупь в одной печати.

Фото: Varinex, CC BY-SA 4.0, через Wikimedia Commons

Принтер PolyJet · вид сбоку, 5 шаговПечатный блок показан в середине прохода; номера в кружках соответствуют шагам ниже.

Как это работает

Выбросьте капли. Печатный блок проходит над платформой построения. Его печатающие головки (струйные головки с сотнями сопел) выбрасывают капли фотополимера (смолы, твердеющей под светом) туда, где слою нужен материал. Разные головки могут за один проход выбрасывать разные смолы.
Выровняйте слой. Валик срезает влажные капли вровень, поэтому каждый слой имеет в точности одинаковую толщину.
Отвердите УФ-светом. УФ-лампы установлены по обоим концам блока. Они заливают свежий слой ультрафиолетовым светом, который почти мгновенно его отверждает.
Опустить и повторить. Платформа опускается на один слой, около 0,016–0,03 мм, и блок делает следующий проход. Детали нужны тысячи проходов, поэтому даже небольшие детали печатаются часами.
Смойте поддержку. Под нависающими частями другие сопла выбросили мягкую гелевую поддержку (временный материал, удерживающий деталь). После печати её смывают струёй воды или вымачивают.

Ключевые факты

Материалы: Акриловые фотополимеры: жёсткие, резиноподобные, прозрачные и полноцветные смолы, а также гелевая поддержка. Две смолы можно смешивать каплю за каплей для получения промежуточной жёсткости
Типичные детали: Прототипы с реалистичным видом и ощущением, ручки с мягким покрытием, прозрачные корпуса, анатомические и стоматологические модели
Размер детали: От нескольких миллиметров до около 0,5 м на большинстве машин; самые большие достигают примерно 1 м
Точность: Около ±0,1 мм на мелких элементах, до около ±0,2 мм по всей большой детали
Качество поверхности: Очень гладкая, слои едва видны; глянцевая или матовая в зависимости от того, где касалась поддержка
Подходящая партия: Единичные изделия и малые партии, примерно от 1 до 100 деталей
Стоимость оснастки и оборудования: Без оснастки. Принтеры стоят от десятков тысяч до нескольких сотен тысяч долларов; смола стоит гораздо дороже за килограмм, чем нить FDM
Скорость: Деталь размером с ладонь печатается несколько часов; полная платформа обычно печатается всю ночь

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Жёсткие, резиноподобные, прозрачные и цветные материалы в одной печати
Очень тонкая проработка и гладкие поверхности прямо из принтера
Без оснастки: изменение конструкции — это просто новый файл
Много небольших деталей могут делить одну платформу и один запуск

Ограничения

Детали слабее и хрупче, чем из литых пластиков
Смолы желтеют и становятся хрупкими на солнце и со временем
Принтеры и смолы дороги, а гель поддержки — это потерянный материал
Не подходит для несущих или горячих деталей

Где применяется

Потребительские товарыПрототипы телефонов, пультов и зубных щёток с мягкими ручками, реалистичные на вид и на ощупь
МедицинаАнатомические модели для планирования операций, с мягкими и твёрдыми тканями из разных материалов
СтоматологияСтоматологические модели и хирургические шаблоны
АвтомобилестроениеПрототипы приборных панелей и салона с реальными цветами и фактурами
ПроизводствоВставки для форм малой серии, оснастка и приспособления
Мода и дизайнПрототипы очков и обуви; печать прямо на ткани

Как узнать процесс

Несколько материалов в одной бесшовной детали: жёсткий корпус становится резиновым или прозрачным без стыка и линии клея.
Очень гладкие поверхности; линии слоёв трудно разглядеть, даже на изгибах.
Глянцевые и матовые зоны на одной детали: матовые участки — там, где касалась гелевая поддержка.
Полноцветные детали с напечатанными фактурами, надписями или цветовыми градиентами.

Сравните с

Стереолитография8.2тоже отверждает жидкую смолу светом, но в ванне; струйная печать укладывает каждую каплю, поэтому может смешивать материалы и цвета.Струйная печать связующим8.5тоже использует струйные головки, но они выбрасывают клей на слой порошка, а не сам материал детали.FDM8.1намного дешевле и даёт более прочные пластиковые детали, но с грубыми заметными слоями и обычно с одним-двумя материалами.

Смотрите

Stratasys · Создатель PolyJet объясняет капли, УФ-отверждение и поддержку

Protolabs · Анимация работы печатающих головок, УФ-ламп и гелевой поддержки

TriMech · Настоящие машины PolyJet и виды деталей, которые они делают

Proto3000 · Крупные планы прозрачных, мягких и полноцветных напечатанных деталей

Смотреть реальные фото

Википедия: процессы 3D-печати — обзор всех семейств печати, включая струйную печать материалом
Википедия: Objet Geometries — компания, придумавшая PolyJet, и её линейки принтеров
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Струйная печать материалом строит детали из капель жидкой смолы, отверждаемых слой за слоем УФ-светом.
Её суперсила — смешивание жёстких, резиноподобных, прозрачных и цветных материалов в одной печати.
Используйте её для реалистичных прототипов и моделей, а не для прочных долговечных деталей.