多噴射融合3D打?。∕JF)指南
魔猴君 知識堂 418天前
多射流融合 (MJF)在3D打印領(lǐng)域?qū)儆谙鄬^新的技術(shù),但在短短幾年內(nèi),MJF已經(jīng)開始邁向工業(yè)化。如今,MJF被制造商廣泛采用,是一種可靠的零件制造技術(shù),適用于汽車零件、工廠工具、骨科支架以及消費品等各種產(chǎn)品。
MJF 3D打印機最新系列是Jet Fusion 5400系列,首先介紹HP Jet Fusion 5420W 打印機,除了可以打印普通的深灰色尼龍材料,還可以打印白色的尼龍材料。這種新型白色材料解決方案受到醫(yī)療、汽車和消費品行業(yè)的追捧,為獲得更鮮艷的色彩和更好的光折射提供了后處理機會。
MJF 也被應(yīng)用于鞋類,不僅與法國運動品牌迪卡儂合作,還與奢侈品牌 Botter 合作推出3D 打印概念運動鞋(見上圖)。該鞋采用柔性 TPU 材料打印,這也是自行車裝備制造商Posedla為其定制 3D 打印自行車鞍座 Joyseat選擇的材料。
△Reebok/Botter 和迪卡儂的3D打印概念鞋,采用3D 打印Multi Jet Fusion 技術(shù)
多射流融合的技術(shù)原理
△HP Jet Fusion 5420W 解決方案
Multi Jet Fusion 是惠普于 2016 年向市場推出的一項 3D 打印技術(shù),該技術(shù)是在惠普數(shù)十年在噴墨打印、可噴射材料、精密低成本機械、材料科學和成像方面的研究基礎(chǔ)上進行的。簡單來說,該技術(shù)使用一種液體粘合劑將粉末狀聚合物材料逐層熔合在一起,因使用多個噴墨頭而得名。請注意,不要將惠普的 Multi Jet Fusion 與其金屬打印機中使用的Metal Jet打印工藝混淆,二者非常相似,Metal Jet使用金屬粉末而不是塑料。本文介紹的重點是多噴射融合技術(shù),僅使用塑料。
△MJF 流程分為五個步驟
盡管 MJF 并不完全屬于國際標準組織 (ISO) 定義的七個 3D 打印技術(shù)類別之一,但它是粘合劑噴射的一種。所有粘合劑噴射 3D 打印技術(shù)均使用噴墨打印頭將液體材料噴射到粉末材料層上。傳統(tǒng)上,塑料或聚合物粘合劑噴射是一種“冷”技術(shù),但惠普在打印過程中引入了熱量,這大大改變了該過程。
在多噴射融合打印過程中,打印機在打印床上鋪設(shè)一層材料粉末。隨后,噴墨頭會在粉末上運行,并根據(jù)所需零件的數(shù)字模型在粉末上沉積熔合劑和細化劑。紅外線加熱裝置也會在打印品上移動。無論在何處添加熔合劑,下面的層都會“熔化”在一起,而暴露于細節(jié)劑的區(qū)域不會完全熔合,沒有涂抹藥劑的區(qū)域仍然是粉末。未熔化的粉末支撐熔化的材料,消除了支撐。為了完成打印過程,整個粉末床以及其中的打印部件被移動到一個單獨的處理站。在這一步驟中,大多數(shù)松散的未熔化粉末被真空吸走,可以重復使用。
△借助 HP 3D 打印,Triple August Race Engineering 能夠以更快的速度生產(chǎn)輕質(zhì)但堅固的零件
多射流融合是一種多功能技術(shù),已在許多行業(yè)中得到應(yīng)用,它在開發(fā)過程的各個方面為制造商提供了幫助,從原型設(shè)計到創(chuàng)建用于現(xiàn)場測試的功能原型,再到制造最終零件。
多射流融合的應(yīng)用領(lǐng)域
通過 MJF 取得成功的一些行業(yè)包括:
●汽車
MJF 3D 打印正在幫助汽車和車輛制造商降低零部件生產(chǎn)成本,同時提高運營效率。一家西班牙汽車零部件供應(yīng)商(Continental Automotive Spain SA)使用 MJF 打印開發(fā)氣動夾具,縮短新零件加工時間。在捷豹路虎,汽車工程師正在使用 HP Multi Jet Fusion 為工廠工人開發(fā)下一代防護設(shè)備;通用汽車新建的 15,000 平方英尺增材工業(yè)化中心將 HP MJF 機器納入其3D打印機群中,用于生產(chǎn)原型零件、工具、固定裝置和最終用途零件。
△Invent Medical 的 3D 打印 Raptor 面罩由 HP Multi Jet Fusion 3D 打印機制成
●醫(yī)療科技
疫情期間3D打印和數(shù)字制造的優(yōu)勢持續(xù)增長,彌合了供應(yīng)鏈差距并提高了從設(shè)計到零件的速度。HP 及其全球合作伙伴和客戶網(wǎng)絡(luò)已 3D 打印了超過 500 萬個零件,以滿足迫切需求并組建新的生態(tài)系統(tǒng)以實現(xiàn)本地制造。
在醫(yī)療和牙科行業(yè)中,3D打印應(yīng)用和大規(guī)模個性化產(chǎn)品正在呈現(xiàn)爆炸式增長。田納西州納什維爾的 SmileDirectClub 擁有 60 臺 HP Multi Jet Fusion 打印機,全天候工作來制作定制牙科模具;HP Jet Fusion 3D 打印機也正在改變矯形器行業(yè),并實現(xiàn)可定制醫(yī)療假肢的生產(chǎn);Invent Medical使用 HP 白色 PA12 制造定制矯形器和假肢設(shè)備,為兒科護理提供新的打印后著色可能性。
△眼鏡是使用 HP Multi Jet Fusion 3D 打印制造的增長最快的消費品類別之一
●消費品
許多類型的消費品需要生產(chǎn)小批量、復雜形狀的零件。百事可樂是世界領(lǐng)先的食品和飲料公司之一,當他們試圖設(shè)計一種小面罩來覆蓋飲料罐作為與黑豹電影搭配的產(chǎn)品時,遇到了阻礙。百事可樂公司測試了各種3D打印技術(shù),以制造超級英雄面具的精細細節(jié)并還原深黑色。最終,MJF 憑借其高生產(chǎn)速度和耐用性脫穎而出;惠普還與體育用品和眼鏡行業(yè)的客戶合作,使用 Multi Jet Fusion,Oakley正在縮短其眼鏡以及其他運動裝備的產(chǎn)品開發(fā)階段。Smith為 I/O MAG Imprint 滑雪護目鏡定制的3D打印框架被評為《時代》雜志2022 年最佳發(fā)明之一。
多射流融合的優(yōu)缺點
△HP MJF 機器作為制造解決方案的渲染圖
優(yōu)點
●打印速度快
●大批量生產(chǎn)周期
●精確打印,呈現(xiàn)精美細節(jié)
●個人打印成本低
●設(shè)計自由,無需支撐
●粉末回收減少浪費
●能夠在后處理中為零件著色
●高品質(zhì)表面光潔度
●一致的機械性能
缺點
●昂貴的初始打印機投資
●所有專有材料
●無法生產(chǎn)一些彎曲的、空心的幾何形狀
●最終產(chǎn)品是灰色的,沒有染色劑(使用新的 Jet Fusion 5420W 解決方案打印時除外)
HP 的 MJF 機器陣容
△HP 3D Jet Fusion 4200 系列 3D 打印機
HP主要有兩套 HP Multi Jet Fusion 3D 打印機及配套設(shè)備:2016 年推出的 HP 3D Jet Fusion 4200(此后進行了一些升級)和 2019 年推出的 HP Jet Fusion 5200 系列;還有 2019 年推出的 5420W 2023,與 5200 系列幾乎相同,只是打印系統(tǒng)僅專用于白色部件?;萜者€有其他 MJF 機器,主要用于原型設(shè)計,現(xiàn)已退役。
4200系列
4200系列是 HP 第一個針對小批量和大批量生產(chǎn)的零件,它非常適合工業(yè)原型設(shè)計和最終零件生產(chǎn)。4200號稱是一款易于使用的解決方案,可根據(jù)業(yè)務(wù)進行擴展,它使用HP專有的熔合劑和細化劑及材料,外部罐可以從處理站提取重復使用的材料,以便用不同的材料替換。
自動化材料混合和裝載系統(tǒng)可簡化工作流程并減少勞動力,這套機器包括一個封閉的拆包和材料收集系統(tǒng)以及一個冷卻模塊,因此可以拆除成品打印床并用新的打印床進行替換,以最大限度地減少停機時間。
△完整的 HP Jet Fusion 5200 系列(來源:HP)
編譯整理:ALL3DP
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