[工艺] PolyJet 聚合物喷射成型技术原理介绍

Polyjet 和 Polyjet 矩阵是相关的两种新技术由 Objet Geometries 公司分别在2000年和2007年推出。 它们被主要运用在快速固化成形的行业里，也就是俗称的 3D 打印机的成型方法之一。Objet 是成功喷射聚合体材料的第一家公司。当Objet 在2000年初推出其拥有专利的 PolyJet™ 技术时，它使得几乎所有规模的公司均可以快速而且高质量地制作复杂模型，这还是有史以来第一次。

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自那以后，Objet 持续增强 PolyJet 流程，以实现机器更加小型化、构建模型更精确、成本效益更高。PolyJet 采用非接触树脂处理与喷水清除支持材料，是办公室环境下三维印刷技术的理想之选。

Objet Geometries 公司已于2011年被美国Stratasys公司收购。PolyJet技术的成型原理与3DP有点类似，但喷射的不是粘合剂而是树脂材料。虽然不如SLS或SLA使用广泛 ，但其在3d打印工艺细分领域仍占有重要地位，也是一种有效的生产工具，借助该技术可制造出表面平滑、尺寸精准的部件、原型和工装。该技术提供微观层分辨率和最低 0.1mm的精确度，可使用多种适用于任何技术的材料打造薄壁和复杂几何结构，其应用包括：
•可打印表面平滑的精细原型，呈现最终产品美感。
•可制造精准的模具、钻模、夹具和其他制造工具。
•可处理复杂的形状和细节，呈现精致的特征。
•可将多彩色和材料种类一并应用到单个模型中，提高效率。

工作原理
PolyJet可以被认为是熔融沉积技术的近亲。与FDM一样，它通过使用挤出机头一次一层地打印零件来工作。然而，PolyJet不是使用细丝在印刷床上沉积材料，而是以更接近2D喷墨印刷的方式工作，挤出机在印刷床上沉积所选择的光聚合物材料的微小液滴，然后用紫外光固化。每一层感光聚合材料在被喷射后立即用紫外线光进行凝固，从而制作出完全凝固的模型，可以立即进行搬运与使用，而无需事后凝固。可以用手或者通过喷水的方式很容易地清除为支持复杂几何形状而特别设计的凝胶体状支持材料。

Polyjet 3D打印可提供自然光滑的表面质量，这意味着可以大大减少后处理过程中进行额外的打磨或抛光的工作量。另一方面，聚合物部件可以像SLS部件一样进行染色和涂漆，这在创造独特饰面时提供了许多选择。Polyjet零件也可以在需要时粘合，这使您可以选择将较大的零件作为单独的组件打印，然后将它们固定在一起。

使用材料
polyJet技术通常使用树脂，而不是其他3D打印方法中使用的塑料。最基本的打印机一次只能使用一种树脂，但更复杂的打印机可以在打印过程中组合多种树脂，在创建零件的独特外观时提供很大的灵活性，甚至可以提供同一部件的不同区域具有独立的材料质量。

Polyjet树脂具有多种颜色与性能，而刚度范围从柔性和橡胶状（26-28肖氏D）材料（如Objet TangoPlus）到更坚硬的材料（83-86肖氏D），如Objet VeroClear。此外，还可提供包覆成型材料，为更坚硬的部件添加一层橡胶状材料。视觉效果可以从不透明到透明，以及纯黑或白色，也可提供不同树脂的复合材料，以提供特定的材料质量。

打印前准备
在设计polyjet零件时，请注意以下几条有用的指导原则：
•考虑支持结构。Polyjet打印需要所有悬伸物的支撑结构，尽管这些可以使用特殊的可溶解材料进行印刷，这可以大大加快后处理过程中的去除速度。
•平衡层厚度与速度。虽然polyjet可以打印薄至0.00063英寸的层，但这将显着降低打印速度。需要在零件的细节水平和必要的生产时间之间取得合理的平衡。
•计划您的材料成本。与其他3D打印材料相比，Polyjet树脂非常密集，这意味着您需要更多的树脂才能成功打印零件。所以，请务必考虑支持材料的成本。
•考虑你的目的。多喷射材料不适用于功能性生产零件，尽管如上所述，该技术擅长为其他制造技术创建模具和图案。如果您正在寻找创建功能性生产零件，另一种SLS 3D打印方法可能会更好地为您服务。
• 哪种文件格式最适合？彩色多喷射部件通常以熟悉的STL文件格式或虚拟现实建模语言（VRML）格式捕获。对于STL文件，颜色表示为RGD代码，而VRML文件提供了许多复杂的应用颜色方法，例如纹理建模。虽然VRML文件在增材制造中不常见，但全彩色打印的灵活性使它们成为聚喷射打印的有用增强。

PolyJet的优势
质量高： 领先于市场的16µ 分辨率可以确保获得流畅、精确而且非常详细的部件与模型。
精确度高： 精密喷射与构建材料性能可保证细节精细与薄壁（根据几何尺寸与材料不同为600µ或更低）。
清洁： 适合于办公室环境，采用非接触树脂载入/卸载，容易清除支持材料，容易更换喷射头。
快捷： 得益于全宽度上的高速光栅构建，可实现快速的流程，可同时构建多个项目，并且无需事后凝固。
多用途： FullCure 材料品种多样，可适用于不同几何形状、机械性能及颜色的部件，所有类型的模型均使用相同的支持材料，因此可快速便捷地变换材料。