Rozpylanie materiału

Spośród wszystkich technologii produkcji addytywnej, Material Jetting (MJ) wyróżnia się możliwością zapewnienia niezrównanej jakości powierzchni i precyzji geometrycznej. Podobnie jak w przypadku drukarek atramentowych – ale pracujących w trzech wymiarach – proces ten polega na precyzyjnym osadzaniu maleńkich kropelek materiału fotopolimerowego, które są następnie utwardzane światłem UV. Często porównywany do Binder Jetting ze względu na podobieństwo nazewnictwa, Material Jetting jest całkowicie odmienny zarówno pod względem mechanizmu, jak i zastosowania. Jest to metoda stosowana, gdy wygląd i dokładność wymiarowa nie podlegają negocjacjom.

Czym jest rozpylanie materiału?

Rozpylanie materiału to proces produkcji addytywnej, w którym kropelki materiału budulcowego – zwykle ciekłych fotopolimerów – są osadzane na platformie roboczej za pomocą wielu głowic drukujących. Kropelki te są natychmiast utwardzane (zestalane) za pomocą światła ultrafioletowego (UV), umożliwiając drukarce tworzenie stałych obiektów warstwa po warstwie.

Wiele głowic drukujących może jednocześnie dozować różne materiały, umożliwiając druk wielomateriałowy i pełnokolorowy w ramach jednego zadania. Sprawia to, że MJ jest wyjątkowa wśród metod druku 3D, zwłaszcza gdy istnieje potrzeba prototypowania o wysokiej wierności lub szczegółowych modeli wizualnych.

Jak działa rozpylanie materiału

Proces rozpoczyna się od naniesienia cienkiej warstwy materiału na płytę roboczą. Każda kropla jest natychmiast utwardzana przez lampę UV poruszającą się wzdłuż głowicy drukującej. Gdy warstwa jest gotowa, platforma robocza obniża się o ułamek milimetra i rozpoczyna się kolejna warstwa.

Materiały stosowane w technologii Material Jetting są zazwyczaj przechowywane w kartridżach i utrzymywane w optymalnych temperaturach, aby zapewnić odpowiednią lepkość i zachowanie strumienia. Części są drukowane z wysoką rozdzielczością – często z wysokością warstwy wynoszącą zaledwie 16 mikronów – co skutkuje niezwykle gładkimi powierzchniami i wyraźnymi detalami.

Kluczowe zastosowania strumieniowania materiałów

Natryskiwanie materiału jest stosowane głównie w obszarach, w których realizm wizualny i precyzja mają kluczowe znaczenie. Jego zastosowania obejmują:

projektowanie produktów i modelowanie koncepcji,
modelowanie stomatologiczne i medyczne,
prototypowanie biżuterii,
kolorowe prototypy dla elektroniki użytkowej lub opakowań,
mikroprzepływomierze i małe zespoły wymagające tolerancji poniżej 0,1 mm.

Krótko mówiąc, nie jest to metoda dla funkcjonalnych części poddawanych obciążeniom mechanicznym, ale jest idealna do walidacji formy, prezentacji i zatwierdzeń przedprodukcyjnych.

Dostępne materiały

Jetting materiałów opiera się na fotopolimerach, woskach i żywicach elastomerowych, które mogą być wtryskiwane w postaci płynnej i szybko utwardzane. Należą do nich:

sztywne nieprzezroczyste żywice (symulujące wyglądem ABS lub PP),
przezroczyste żywice (do wizualizacji cech wewnętrznych),
elastyczne materiały gumopodobne (do uszczelnień lub prototypów dotykowych),
woski odlewnicze (do odlewania inwestycyjnego w jubilerstwie lub stomatologii),
żywic kolorowych (umożliwiających pełnokolorowe wydruki oparte na CMYK).

Chociaż mechanicznie są one słabsze niż termoplasty konstrukcyjne, materiały te oferują doskonałe wykończenie detali i powierzchni.

Zalety i wady technologii strumieniowania materiałów

Zalety

– Wyjątkowe wykończenie powierzchni – często nie wymaga obróbki końcowej,

– Wysoka rozdzielczość – doskonała do drobnych szczegółów i cienkich ścian,

– Możliwość pracy w pełnym kolorze – umożliwia tworzenie realistycznych prototypów wizualnych,

– Druk wielomateriałowy – pozwala na hybrydowe tekstury, przezroczystość i kolor

Wady

– ograniczone właściwości mechaniczne – nie nadaje się do części funkcjonalnych poddawanych naprężeniom,

– koszt materiałów – żywice są zazwyczaj drogie,

– wrażliwość na promieniowanie UV i temperaturę – wydrukowane części mogą z czasem ulec degradacji,

– usuwanie podpór – woskowe struktury podporowe muszą zostać stopione lub rozpuszczone

Wyrzut materiału a wytłaczanie materiału (FDM)

Natryskiwanie materiału i wytłaczanie materiału (np. FDM) różnią się zasadniczo zarówno pod względem mechanizmu, jak i zastosowania. Podczas gdy FDM przepycha stały filament przez podgrzewaną dyszę, MJ rozpyla mikrokropelki cieczy, które są natychmiast utwardzane. Rezultatem jest znacznie wyższa rozdzielczość i gładsze wykończenie w MJ, ale kosztem wytrzymałości, trwałości i różnorodności materiałów.

Tam, gdzie FDM jest używany do testów funkcjonalnych i trwałych części, MJ jest preferowany do oceny estetycznej, testowania kolorów i skomplikowanych geometrii, które wymagają dokładności wizualnej.

Podsumowanie

Material Jetting jest najbardziej precyzyjną i wizualnie wydajną technologią druku 3D, jaka jest obecnie dostępna, co czyni ją niezbędną w branżach wymagających wizualnej walidacji lub druku wielomateriałowego i wielokolorowego. Chociaż nie jest to najmocniejsze ani najbardziej opłacalne rozwiązanie dla części funkcjonalnych, jego mocne strony to prezentacja, walidacja projektu i realizm powierzchni. W odpowiednich rękach, MJ staje się potężnym narzędziem do skracania czasu rozwoju, poprawy komunikacji z klientem i przyspieszenia procesu decyzyjnego – a wszystko to przy jednoczesnym dostarczaniu wydruków, które wyglądają niezwykle podobnie do produktu końcowego.

← Poprzedni

Binder Jetting

Następny →

Drukowanie PolyJet

Zobacz również