재료 분사 3D 인쇄에 대한 종합 가이드

Material Jetting은 매끄러운 표면 마감으로 매우 정확한 부품을 생산할 수 있다는 점에서 다른 3D 프린팅 기술 중에서 두드러집니다. Material Jetting은 1990년대 후반에 등장한 이래로 풀 컬러, 시각적 프로토타입, 사출 금형 및 주조 패턴을 생산하는 데 이상적인 3D 인쇄 기술입니다.

오늘의 튜토리얼에서는 Material Jetting을 자세히 살펴보겠습니다. 공정, 기술의 장점과 한계, Material Jetting의 최신 응용 프로그램 및 개발.

Material Jetting은 어떻게 작동합니까?

Material Jetting은 잉크젯 인쇄 프로세스로 프린트 헤드를 사용하여 액체 광반응 재료를 레이어 위의 빌드 플랫폼 레이어에 증착합니다. SLA(Stereolithography)와 유사하게 Material Jetting은 UV 광을 사용하여 재료를 고형화합니다. 재료 증착 방법은 프린터마다 다르며 연속 또는 DOD(Drop-on-Demand) 분사 방식이 포함될 수 있습니다. DOD 기술은 일반적으로 점성 액체 물질을 증착하는 데 사용됩니다.

단계별 프로세스 살펴보기:

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액상 수지가 더 나은 점도를 위해 예열되면 프린트 헤드가 빌드 플랫폼 위로 움직이기 시작하여 필요한 곳에 재료의 첫 번째 레이어를 증착합니다.

지지 구조는 인쇄 중 안정성을 보장하기 위해 부품과 동시에 인쇄됩니다.

증착된 재료는 UV 광에 노출되어 광중합으로 알려진 프로세스에서 재료 층을 경화(고화)합니다.

첫 번째 레이어가 굳으면 빌드 플랫폼이 한 레이어 높이만큼 낮아지고 부품이 완성될 때까지 이 과정이 반복됩니다.

이제 부품에서 지지 구조를 제거하여 후처리할 수 있습니다.

재료 분사의 장점

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정확도: Material Jetting은 3D 프린팅 기술 중 최고 수준의 정확도를 자랑합니다. 미세한 재료 방울의 정확한 증착 덕분에 층을 0.013mm만큼 얇게 인쇄할 수 있어 표면 마감이 매우 매끄러운 부품을 가능하게 하고 작지만 매우 정확한 형상의 부품을 생산할 수 있습니다.

풀 컬러 및 다중 재료 부품: Material Jetting은 인쇄 프로세스에 사용되는 프린트 헤드가 일반적으로 여러 노즐을 통합하므로 풀 컬러 및 특히 다중 재료 3D 인쇄에 사용할 수 있습니다. 이 노즐은 단일 인쇄 프로세스에서 다른 재료 및/또는 다른 색상을 증착할 수 있습니다. 따라서 재료 분사 인쇄 프로세스를 통해 생성된 개체는 강성, 유연성, 불투명도 및 반투명도와 같은 다양한 재료 속성을 가질 수 있습니다.

지원 구조: Material Jetting에는 지지 구조가 필요하지만 초음파 수조에 쉽게 용해될 수 있습니다. 올바르게 용해되면 지지대가 제거된 후 표면에 자국이 남지 않습니다.

재료 분사의 한계

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나쁜 기계적 특성: Material Jetting으로 생성된 물체는 일반적으로 특히 SLS와 같은 다른 3D 프린팅 기술과 비교할 때 더 약합니다. 이로 인해 소재 분사 부품은 일반적으로 기능적 응용 분야에 적합하지 않습니다. 일반적으로 소재 분사는 기능보다 외관이 중요한 부품을 생산하는 데 사용됩니다.

느린 인쇄 프로세스: Material Jetting은 인쇄 프로세스의 속도에 의해 다소 제한됩니다. 작은 방울의 재료가 한 번에 제작 영역의 작은 부분에 쌓이기 때문에 부품을 만드는 데 더 많은 시간이 걸립니다.

자료 제한: Material Jetting의 경우 일반적으로 점성 재료만 성공적으로 인쇄할 수 있습니다. 그러나 현재 인쇄 공정에 사용할 수 있는 점성 재료의 수는 다소 제한적입니다. Material Jetting에 사용된 재료에 대한 자세한 내용은 아래를 참조하십시오.

재료 분사에 사용되는 재료

오늘날 Material Jetting에 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 재료는 포토폴리머(액체 형태)와 주조 왁스입니다.

Stratasys와 3D Systems는 시장에서 가장 잘 알려진 Material Jetting 전문업체입니다. , 다양한 광경화성 플라스틱 및 복합 재료를 제공합니다. 예를 들어 Stratasys는 최근 독점 PolyJet 기술에 사용되는 소위 "디지털 재료"를 개발했습니다.

이러한 재료는 두 개 이상의 포토폴리머를 결합하여 하이브리드 특성(예:결합 유연성이 있는 강성). 이러한 재료로 생산된 물체는 약하고 부서지기 쉽지만 툴링 및 인베스트먼트 주조와 같은 특정 응용 분야에 최적화된 재료도 있습니다.

현재 사용할 수 있는 재료의 범위를 확장하기 위해 많은 연구가 진행되고 있습니다. 재료 분사 및 금속, 세라믹 및 실리콘은 이미 시장에 진입하기 시작했습니다.

예를 들어, 이스라엘 회사인 Xjet은 금속 및 세라믹을 위한 NanoParticle Jetting 기술을 개발했습니다. 이 기술을 사용하면 세라믹 또는 금속 입자가 액체 제형에 부유한 다음 소결 단계에서 제거됩니다.

Material Jetting용 재료의 또 다른 이정표는 ACEO가 개발한 실리콘 3D 프린팅으로 달성되었습니다. ®, 독일 화학 대기업 Wacker Chemie AG의 사업부. 2016년에 처음 공개된 ACEO®의 기술은 "주문형 드롭(drop-on-demand)" 기술을 사용하여 100% 실리콘은 물론 다양한 색상과 경도의 복합 재료 부품을 만듭니다.

일반 애플리케이션

Material Jetting이 제공하는 이점은 프로토타이핑과 툴링 모두에 이상적인 기술입니다. 예를 들어, 디자이너는 Material Jetting의 다중 재료 기능을 활용하여 매우 정확한 풀 컬러 시각적 프로토타입을 생성할 수 있습니다.

이에 대한 좋은 예는 Audi Pre-Series Centre:Stratasys 사용 ' 재료 분사 기술을 통해 자동차 제조업체는 설계 검증 프로세스의 속도를 높이기 위해 완전한 기능의 다중 재료 프로토타입을 생성할 수 있었습니다.

의료 산업에서는 사실적인 해부학적 제품 생산을 위해 점점 더 Material Jetting을 사용하고 있습니다. 교육 목적과 수술 전 계획 및 훈련을 위한 모델입니다.

Material Jetting은 의과대학과 병원에서 실제 신체 부위처럼 보이는 풀 컬러 해부학 모델을 3D 인쇄하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 모델은 의대생이 더 나은 학습 경험을 갖도록 도울 뿐만 아니라 외과의가 2D 이미지보다 더 효율적으로 수술을 계획하고 준비할 수 있도록 합니다.

게다가 Material Jetting은 훌륭합니다. - 금형 및 주조 패턴의 소량 생산에 적합합니다. 이 3D 프린팅 기술 덕분에 사출 성형 및 인베스트먼트 주조용 툴링을 훨씬 빠르고 저렴하게 생산할 수 있으며 기존 툴링 제조에서는 불가능했던 더 높은 수준의 복잡성을 달성할 수 있습니다.

Material Jetting은 3D 프린팅에도 유용할 수 있습니다. 전자 기기. 예를 들어 Nano Dimension의 DragonFly 2020 Pro 3D 프린터는 전도성 은색 잉크를 증착하여 다층 전자 회로, PCB 프로토타입 및 안테나를 만듭니다.

재료 분사 3D 프린터

Material Jetting 3D 프린터는 중형(380 x 250 x 200mm)에서 대형(1000 x 800 x 500mm)에 이르기까지 다양한 빌드 볼륨을 가지고 있으며, 정확도를 손상시키지 않으면서 특정 요구에 맞게 조정할 수 있습니다. 3D 프린팅 부품. Stratasys와 3D Systems는 현재 Material Jetting 3D 프린터의 주요 제조업체입니다.

예를 들어, 3D Systems의 ProJet MJP 5600 3D 프린터는 독점 MultiJet 인쇄 기술을 사용하여 프로토타이핑 및 신속한 툴링 제작을 위한 다중 재료 다채로운 부품을 생성합니다. 이 시스템은 회사의 독점적인 VisiJet® 재료와 호환됩니다. 기계의 인쇄 부피는 518 x 381 x 300mm로 중간 크기의 구성 요소에 이상적입니다.

J750 3D 프린터는 Stratasys의 Material Jetting 시스템에서 최신 개발 제품입니다. J750은 독점적인 PolyJet 기술에 의존합니다. 이 기계는 490 x 390 x 200 mm 빌드 볼륨을 특징으로 하며 동시에 6가지 재료를 사용하여 다중 색상 및 다중 재료 3D 프린팅을 제공합니다.

요약하면

Material Jetting은 높은 치수 정확도로 풀 컬러 및 다중 재료 부품을 제공하기 때문에 기능적 프로토타입 및 툴링을 만드는 데 이상적인 기술입니다.

그러나 포토폴리머 및 기타 재료는 현재 진행 중입니다. 추가 연구를 통해 Material Jetting은 특히 3D 인쇄 전자 제품 영역에서 최종 부품 생산에 혁신적인 솔루션을 제공할 수 있는 잠재력을 보유하고 있습니다.

Drop-on-demand 기술 덕분에 Material Jetting은 또한 다음을 보여줍니다. 재생 의학 및 조직 공학을 혁신할 수 있는 능력을 갖춘 바이오프린팅의 약속.