材料喷射（PolyJet）
喷射树脂液滴并用紫外光固化（材料喷射）
材料喷射的工作方式像喷墨打印机，但它的“墨水”是在紫外（UV）光下硬化的液态塑料。成千上万层薄薄的液滴叠起来，形成实心物体。最著名的版本 PolyJet 能做出外观和手感都像真实产品的样件：一次打印就能同时有彩色、透明和软触感。
工作原理
喷射液滴。 打印块扫过成形托盘。它的打印头（带数百个喷嘴的喷墨头）在该层需要材料的位置喷出光敏树脂（在光下硬化的树脂）液滴。不同的打印头可以在同一次扫过中喷出不同的树脂。
刮平该层。 滚轮把湿的液滴刮平，让每一层的厚度完全相同。
用紫外光固化。 紫外灯装在打印块两端。它们用紫外光照满新的一层，几乎瞬间使其硬化。
下降并重复。 托盘下降一层，约 0.016–0.03 mm，打印块进行下一次扫过。一个零件需要成千上万次扫过，所以即使是小零件也要几小时。
冲洗掉支撑。 在悬空部位下方，其他喷嘴喷出了软凝胶支撑（托住零件的临时材料）。打印完成后，用水射流冲掉或浸泡去除。
关键数据
- 材料
- 丙烯酸基光敏树脂：硬质、类橡胶、透明和全彩树脂，另加凝胶支撑。两种树脂可逐滴混合，得到介于两者之间的硬度
- 典型零件
- 外观与手感样件、软握把手柄、透明外壳、解剖和牙科模型
- 零件尺寸
- 大多数设备从几毫米到约 0.5 m；最大的可达约 1 m
- 精度
- 小特征约 ±0.1 mm，大型零件整体可达约 ±0.2 mm
- 表面质量
- 非常光滑，几乎看不出层纹；有光泽还是哑光取决于支撑接触的位置
- 适合的批量
- 单件和小批量，大约 1 到 100 件
- 模具与设备成本
- 无需工装。打印机几万到几十万美元；树脂每公斤的价格远高于 FDM 耗材
- 速度
- 手掌大小的零件需要几个小时；满托盘通常要打一整夜
优点与局限
优点
- 一次打印中同时有硬质、橡胶质、透明和彩色材料
- 打印机出来就有非常精细的细节和光滑的表面
- 无需工装：改设计只要换一个文件
- 许多小零件可以共用一个托盘、一次打印
局限
- 零件比模塑塑料更弱、更脆
- 树脂在阳光下和随着时间推移会发黄、变脆
- 打印机和树脂都很贵，凝胶支撑也是浪费的材料
- 不适合承重件或高温零件
应用领域
- 消费品手机、遥控器和带软握把的牙刷等外观与手感样件
- 医疗用于规划手术的解剖模型，软组织和硬组织用不同材料
- 牙科牙科模型和手术导板
- 汽车具有真实颜色和纹理的仪表板与内饰样件
- 制造小批量注塑模具镶件、夹具和治具
- 时尚与设计眼镜和鞋类样件；直接打印在织物上
如何识别
- 多种材料一体无缝：硬质主体变成橡胶质或透明，没有接缝，也没有胶线。
- 表面非常光滑；即使在曲面上也很难看到层纹。
- 同一零件上既有光亮区，也有哑光区：哑光区是凝胶支撑接触过的地方。
- 全彩零件，带印刷的纹理、标签或颜色渐变。
对比
观看
Stratasys · PolyJet 的制造商讲解液滴、紫外固化和支撑
Protolabs · 打印头、紫外灯和凝胶支撑工作的动画
TriMech · 真实的 PolyJet 设备及其能做的零件
Proto3000 · 透明、软质和全彩打印零件的特写
查看实拍照片
- 维基百科：3D 打印工艺 — 所有打印类别的概述，包括材料喷射
- 维基百科：Objet Geometries — 发明 PolyJet 的公司及其打印机系列
- 维基共享资源图片搜索
记住
- 材料喷射用液态树脂液滴构建零件，逐层用紫外光硬化。
- 它的绝招是在一次打印中混合硬质、橡胶质、透明和彩色材料。
- 用它做逼真的样件和模型，不要用它做强度高、耐久的零件。
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