基于惠普mjf技術(shù)的3d機(jī)探析

1、基于惠普 MJF 技術(shù)的 3D探析3D 打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。或金屬等可黏合材料，通過逐層目前，從打印物體性能來分，3D大致可分為兩大類：第一類 3D打印的物體具有光滑的表面和較好的細(xì)節(jié)；第二類 3D可生產(chǎn)出具有較高強(qiáng)度等物理性能的部件。如何使打印出的3D 打印工藝在處理同時(shí)具有上述兩種屬性是科研一直以來研究的方向。另外，現(xiàn)存連接處所使用的聚焦激光束熱熔技術(shù)或使用單個(gè)噴頭擠出技術(shù)，從某種程度上大大限制了打印輸出速度，且精度低，質(zhì)量較為一般，無法應(yīng)用于商業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。為解決上述問題，惠普公司經(jīng)研究提出了多噴頭熔融技術(shù)（Multi-Jet-Fu）

2、，簡稱 MJF采用惠普。技術(shù)，并準(zhǔn)備推出一款性的基于 MJF 技術(shù)的 3D（如圖 1）。該MJF 技術(shù)及相關(guān)材料和化學(xué)溶劑，可大批量生產(chǎn)高精密、高性能、低成本的 3DMJF 高產(chǎn)能同步運(yùn)行機(jī)構(gòu)MJF 技術(shù)類似于傳統(tǒng)的平面打印技術(shù)，采用多主體（Multi-Agent）打印材料，層層熔固?；萜辗Q該技術(shù)將現(xiàn)有的 3D 打印技術(shù)，改變 3D 打印行業(yè)的布局?；萜盏?3D 打印技術(shù)，同樣采用逐層制造技術(shù)，其噴出的是粉末狀的物體，此外還有兩個(gè)結(jié)構(gòu)同時(shí)工作，一個(gè)負(fù)責(zé)加熱噴涂基礎(chǔ)材料，另外一個(gè)噴涂化學(xué)試劑來強(qiáng)化打印細(xì)節(jié)與。兩套傳制相對獨(dú)立分別工作，使得 3D具有較高生產(chǎn)效率的同時(shí)，可獲得高質(zhì)量的輸出成品。其工

3、作過程為：在工作區(qū)域噴涂第一層熱熔基礎(chǔ)材料后，傳動(dòng)裝置帶動(dòng)惠普熱熔噴墨陣列從左端移動(dòng)到右端，在整個(gè)工作區(qū)域噴涂化學(xué)溶劑；然后，頂端裝置在傳動(dòng)帶的驅(qū)動(dòng)下，從上到下對化學(xué)溶劑進(jìn)行加熱，同時(shí)再次噴涂熱熔材料并進(jìn)行加熱，進(jìn)而為下一循環(huán)做準(zhǔn)備。因此，單一循環(huán)過程可理解為“噴涂熱熔材料噴涂化學(xué)溶劑加熱”的過程，且為保證輸出效率，每一循環(huán)過程結(jié)束后，傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)噴頭進(jìn)行右左、下上方向移動(dòng)，進(jìn)行第二次循環(huán)噴涂，直至成品打印完畢?；萜諢崛蹏娔嚵谐书L條形，可在工作區(qū)域內(nèi)以每秒 3000 萬顆/英寸的速度噴出直徑僅為21 微米的顆粒，其打印速度遠(yuǎn)超過一般的 3D 打印技術(shù)。以打印 1000 個(gè)齒牙的為例，與熔融沉

4、積技術(shù)（FDM）需耗時(shí) 83 小時(shí)和激光燒結(jié)技術(shù)需耗時(shí) 38 小時(shí)相比，使用惠普的 MJF技術(shù)只要 3 小時(shí)就能完成。MJF 熱熔細(xì)化噴涂工藝在 3D 打印過程中，必須確保噴涂材料合理融化以達(dá)到某種必要的屬性。例如，產(chǎn)品在達(dá)到既定可承受強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，有些部分表面需粗糙，而有些部分表面或邊緣需平滑。為滿足此技術(shù)要求，惠普公司研發(fā)出獨(dú)特的多溶劑噴涂工藝，通過惠普熱熔噴墨陣列將不同用途的化學(xué)試劑噴涂到每層材料對應(yīng)的部位，如圖 2 所示。需明的是，圖 2 代表的是惠普 MJF 技術(shù)常規(guī)噴涂工藝過程，在具體的硬件實(shí)施過程中，步驟的順序可能發(fā)生改變。MJF 轉(zhuǎn)化溶劑采用惠普 MJF 技術(shù)，惠普熱熔噴墨陣列

5、可快速、精確地將不同功能類型的極小的溶劑微粒堆砌到所需位置，這是其他 3D所不具備的功能。除了熔融和細(xì)化溶劑以外，惠普 MJF 技術(shù)還可以利用其他“添加劑”來改變每個(gè)容積像素像素）的屬性。這些“添加劑”稱為 MJF 轉(zhuǎn)化劑。通過將轉(zhuǎn)化劑逐點(diǎn)沉積在每個(gè)橫截（或面，可以生產(chǎn)出其他設(shè)備無備的。例如，基于 MJF 技術(shù)的惠普 3D可以有選擇地打印不同的顏色，每個(gè)像素可含有青色、品紅色、黃色或黑色（CMYK）的轉(zhuǎn)化劑，其3 為基于 MJF 技術(shù)打印除能打印出一體的凸出于基座的按鈕外，還可同時(shí)打印出對比的 3D 物體。的將來，惠普 MJF 技術(shù)通過控制熱熔與細(xì)化溶劑、待融化的基礎(chǔ)材料和轉(zhuǎn)化溶劑之間的相互作

6、用，可實(shí)現(xiàn)在工作區(qū)內(nèi)生產(chǎn)具有可控變量的單一，甚至其可具有完全不同的機(jī)械和物理屬性，且可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)同時(shí)打印的功能?；萜?MJF 技術(shù)的可控變量屬性包含了精度和細(xì)節(jié)；不透明或半透明（）；表面粗糙度、紋理和摩擦；電導(dǎo)率和熱導(dǎo)性能；強(qiáng)）。惠普公司在 MJF 技術(shù)上的突破使得度、彈性和其他材料特性；顏色（表面和想象力的設(shè)計(jì)和制造變?yōu)榭赡?。MJF 材料與文件格式基于惠普 MJF 技術(shù)的第一代商業(yè) 3D普研發(fā)工程師和科學(xué)家在進(jìn)行研究，所使用的材料為生產(chǎn)性熱塑性材料。目前，惠的將來可結(jié)合惠普 MJF 技術(shù)采用陶瓷和金屬材料來打印物體。由于惠普 3D制每個(gè)容積像素（或采用熱熔噴墨陣列，可有效控制墨滴噴射方向

7、，因此可通過控像素）與基礎(chǔ)構(gòu)建材料的相互作用來生產(chǎn)具有特殊屬性的對象，這便是惠普 MJF 技術(shù)的優(yōu)勢所在。為充分挖掘 3D 打印的潛力，惠普正積極與相關(guān) 3D 打印材料公司合作，旨在研發(fā)一個(gè)嶄新的 3D 打印且使之成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為 3D 制造行業(yè)建立規(guī)范。STL 文件是在計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用系統(tǒng)中用三角網(wǎng)格來表現(xiàn) 3D CAD 模型的一種文件格式，應(yīng)用很廣泛，是大多數(shù)快速原型系統(tǒng)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)文件類型，自開發(fā)以來，作為 3D 打印數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)文件一直在使用，至今仍占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，由于處理大數(shù)據(jù) STL 文件所需時(shí)間相對較長，且解釋精度不高等缺點(diǎn)所限，STL 文件不適用于復(fù)雜的、高精度的零生產(chǎn)。此外，

8、該格式只允許用幾何表示 3D 對象，不能將單一像素信息從 CAD解釋到打印信息的文件機(jī)，是惠普 MJF 技術(shù)發(fā)展的。為了實(shí)現(xiàn) 3D 打印的全部潛能，惠普將含有格式來豐富或代替原有的STL 文件，以便控制每一個(gè)像素的屬性，使得具有較高性能的3D軟硬件能相互匹配 。MJF 可擴(kuò)展技術(shù)惠普采用傳統(tǒng)噴墨印刷解決方案與模塊化和可擴(kuò)展的惠普熱熔噴墨陣列來設(shè)計(jì)新一代基于MJF 技術(shù)的惠普 3D。模塊化設(shè)計(jì)使惠普通過堆疊噴墨陣列、墨劑傳遞系統(tǒng)和圖像處理電子設(shè)備，可構(gòu)建出各種打印幅面的 3D。例如，在惠普彩色噴墨輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)上通過使用單一 4.25 英寸的惠普熱熔噴墨頭不同的陣列組合，可支持打印幅面為 22、26、30 和 40 英寸的打印模塊（理論上，惠普可生產(chǎn)打印寬度從 4.25 英寸到 40 英寸以上的 3D），如圖 4所示。另外，使用不同類型的化學(xué)試劑可提高 3D的附加功能?；?MJF 技術(shù)的 3D產(chǎn)較為復(fù)雜或由精密的市場定位較以往的 3D也有所不同，其旨在設(shè)計(jì)組成的產(chǎn)品