머티리얼 젯팅 3D 프린팅 소개

재료 분사란 무엇입니까?

Material Jetting(MJ)은 2D 프린터와 유사한 방식으로 작동하는 적층 제조 공정입니다. 재료 분사에서 프린트 헤드(표준 잉크젯 인쇄에 사용되는 프린트 헤드와 유사)는 자외선(UV) 광선 아래에서 응고되는 감광성 재료 방울을 분사하여 부품을 레이어별로 만듭니다. MJ에서 사용되는 재료는 액체 형태로 제공되는 열경화성 포토폴리머(아크릴)입니다.

MJ 3D 프린팅은 매우 매끄러운 표면 마감으로 높은 치수 정확도의 부품을 생성합니다. Material Jetting에서는 다중 재료 인쇄 및 광범위한 재료(예:ABS 유사, 고무 유사 및 완전 투명 재료)를 사용할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 MJ는 시각적 프로토타입과 툴링 제조 모두에 매우 매력적인 옵션이 됩니다. 그럼에도 불구하고 재료 분사에는 이 기사에서 제시하는 몇 가지 주요 제한 사항이 있습니다.

MJ 공정의 변형은 DOD(Drop-On-Demand) 프린트 헤드를 사용하여 점성 액체를 분배하고 왁스와 같은 부품을 만듭니다. DOD는 인베스트먼트 주조 패턴을 제조하는 데 거의 독점적으로 사용되므로 여기서 더 이상 논의하지 않겠습니다.

재료 분사는 어떻게 작동합니까?

MJ 인쇄 과정은 다음과 같습니다.

I. 먼저 액상 레진을 30~60oC로 가열하여 최적의 인쇄 점도를 얻습니다.

Ⅱ. 그런 다음 프린트 헤드가 빌드 플랫폼 위로 이동하고 수백 개의 작은 포토폴리머 방울이 원하는 위치에 분사/증착됩니다.

III. 프린트 헤드에 부착된 UV 광원은 증착된 재료를 경화시켜 응고시켜 부품의 첫 번째 레이어를 생성합니다.

IV. 레이어가 완료되면 빌드 플랫폼이 한 레이어 높이 아래로 이동하고 전체 부분이 완료될 때까지 프로세스가 반복됩니다.

대부분의 다른 3D 프린팅 기술과 달리 MJ는 라인 방식으로 재료를 증착합니다. 여러 잉크젯 프린트 헤드가 동일한 캐리어에 나란히 부착되고 단일 패스로 전체 인쇄 표면에 재료를 증착합니다. 이렇게 하면 서로 다른 헤드가 서로 다른 재료를 분배할 수 있으므로 다중 재료 인쇄 , 풀 컬러 인쇄 및 분해성 지지체 분배 구조가 간단하고 널리 사용됩니다. 지지 구조는 항상 재료 분사에 필요하며 제거하려면 후처리가 필요합니다.

Material Jetting에서 액체 재료는 광중합이라는 과정을 통해 응고됩니다. 이것은 SLA에서 사용되는 것과 동일한 메커니즘입니다. SLA와 유사하게 재료 분사 부품은 균질 기계적 및 열적 특성을 갖지만 SLA와 달리 사용된 매우 작은 층 높이로 인해 최적의 특성을 달성하기 위해 추가 후 경화가 필요하지 않습니다.

재료 분사의 특성

프린터 매개변수

Material Jetting에서 거의 모든 공정 매개변수는 기계 제조업체에서 미리 설정합니다. 액적 형성의 복잡한 물리학으로 인해 층 높이도 각 특정 재료에 연결됩니다. 일반적인 레이어 높이 Material Jetting에 사용되는 것은 16 - 32 마이크론입니다.

Material Jetting은 가장 정확한 3D 프린팅 기술 중 하나로 간주됩니다. MJ 시스템에는 치수 정확도가 있습니다. ± 0.1%의 일반적인 하한은 ± 0.1mm(때로는 ± 0.02mm만큼 낮음)입니다. 뒤틀림이 발생할 수 있지만 인쇄가 거의 실온에서 이루어지기 때문에 FDM 또는 SLS와 같은 다른 기술에서처럼 일반적이지 않습니다. 이러한 이유로 매우 큰 부품을 매우 정확하게 인쇄할 수 있습니다. 일반적인 빌드 크기 크기는 약 380 x 250 x 200mm인 반면 대형 산업 시스템은 1000 x 800 x 500mm까지 커질 수 있습니다.

다중 재료 및 풀 컬러 인쇄

Material Jetting의 주요 장점은 최종 제품을 나타내는 정확한 다중 재료 및 다중 색상 인쇄물을 생성할 수 있다는 것입니다.

다중 재료 및 다색 MJ의 인쇄는 세 가지 수준에서 사용할 수 있습니다.

• 건설 영역 수준에서 , 다른 부품을 다른 재료나 색상으로 동시에 인쇄할 수 있어 제조 공정의 속도가 빨라집니다.
  
• 부품 수준에서 , 부품의 다른 섹션이 다른 재료 또는 색상으로 인쇄되도록 지정할 수 있습니다(예:햅틱 피드백으로 프로토타이핑을 위한 유연한 버튼이 있는 뻣뻣한 케이스 만들기).
  
• 물질 수준에서 , 2개 이상의 인쇄 수지를 디스펜싱 전에 다른 비율로 혼합하여 경도, 강성 또는 색상과 같은 특정 물리적 특성을 가진 "디지털 재료"를 생성할 수 있습니다.
  
  

부품의 특정 영역에 다른 재료나 색상을 지정하려면 모델을 별도의 STL 파일로 내보내야 합니다. 색상 또는 재료 속성을 혼합하여 디지털 재료를 생성할 때 디자인을 OBJ 또는 VRML 파일로 내보내야 합니다. 이러한 형식을 사용하면 면 또는 정점별로 특수 속성(예:텍스처 또는 풀 컬러)을 지정할 수 있기 때문입니다. .

지원 구조

Material Jetting에는 항상 지지 구조가 필요합니다. 지지대는 항상 보조 용해성 재료로 인쇄됩니다. 인쇄 후 고압수를 사용하거나 초음파 수조에 담그면 제거할 수 있습니다.

재질 분사 부품은 제거 후 지지의 표시가 거의 또는 전혀 없이 매우 매끄러운 표면을 가질 수 있습니다.

MJ의 부품 방향은 FDM 또는 SLA와 같은 다른 3D 인쇄 기술에 비해 더 유연합니다. 지원 자료를 광범위하게 사용하면 전체 비용도 증가하므로 여전히 중요합니다.

매트 대 광택

Material Jetting은 광택 또는 무광 설정으로 부품을 인쇄할 수 있는 옵션을 제공합니다.

광택 설정에서 , 지지 재료는 구조적으로 필요한 경우에만 추가됩니다(즉, 돌출부의 경우). 지지대와 직접 접촉하지 않는 표면은 광택 마감 처리된 반면 지지된 영역은 무광택 처리됩니다. 무광택 설정에서 , 방향이나 구조적 요구 사항에 관계없이 지지 재료의 얇은 층이 전체 부품 주위에 추가됩니다. 이렇게 하면 모든 표면이 무광택 마감 처리됩니다.

광택 설정은 매끄러운 광택 표면일 때 사용해야 합니다. 바람직하다. 더 적은 재료를 사용하기 때문에 광택 인쇄 비용이 더 저렴합니다. 이 설정을 사용할 때의 단점은 인쇄된 부품의 마감이 균일하지 않고 상단의 광택 있는 표면의 날카로운 모서리와 모서리가 약간 둥글다는 것입니다.

매트 설정은 정확도일 때 사용해야 합니다. 및 균일한 표면 마감 요구 사항입니다. 더 많은 재료를 사용하고 추가 후처리 시간이 필요하기 때문에 매트 설정 비용이 약간 더 높습니다. 특히 매트 설정으로 인쇄된 부품의 표면 경도도 상대적으로 낮습니다.

일반적인 재료 분사 재료

Material Jetting은 특성 및 제한 면에서 SLA에 사용된 것과 유사한 열경화성 포토폴리머 수지를 사용합니다. 점성이 적고 잉크와 같은 형태로 제공되며 킬로그램당 비용이 훨씬 더 높습니다(약 $300 - $1000).

다중 재료 인쇄는 정확한 시각 및 촉각 프로토타입 생성을 가능하게 하는 MJ의 핵심 강점입니다. 툴링(사출 성형, 열성형 등) 및 의료용 재료와 같이 특정 산업에 최적화된 특수 재료도 제공됩니다.

다음 표에는 가장 일반적으로 사용되는 MJ 재료의 장단점이 요약되어 있습니다.

재료	특성
표준	단단한 불투명 플라스틱 사출 성형 부품 시뮬레이션 취성
유연성	고무 같은 사용자 정의 경도 파단 신율 불량
모의 폴리프로필렌	PP 부품 시뮬레이션 우수한 굴곡 강도 취성
시뮬레이트된 ABS	고온 저항 툴링 및 저용량 사출 금형에 사용 취성
캐스터블	번아웃 후 재 없음 투자 주조에 최적화됨
고온	우수한 온도 안정성(최대 80 o 다) 고강도 취성
투명	유리 같은 외관 100% 지우기 위해 사후 처리 가능
의료 등급	살균 가능한 단기 생체 적합성 치과 및 의료 분야에 사용

자재 분사의 이점 및 제한 사항

이 기술의 주요 장점과 단점은 다음과 같이 요약되어 있습니다.

재료 분사는 사출 성형에 필적하는 표면과 매우 높은 치수 정확도로 매끄러운 부품을 생성할 수 있습니다.
Material Jetting으로 생성된 부품은 기계적 및 열적 특성이 균일합니다.
MJ의 다중 재료 기능을 통해 정확한 시각 및 촉각 프로토타입을 만들 수 있습니다.
재료 분사 부품은 기계적 특성이 좋지 않기 때문에 주로 기능이 없는 프로토타입에 적합합니다(파단 신율이 낮음).
MJ 재료는 감광성이며 시간이 지남에 따라 기계적 특성이 저하됩니다.
높은 기술 비용으로 인해 Material Jetting은 일부 응용 프로그램에서 재정적으로 실행 가능하지 않을 수 있습니다.

여기에서 논의된 각 측면에 대한 자세한 [](/knowledge-base/how-design-parts-material-jetting-3d-printing/) 설계 지침은 이 기술 자료 섹션의 이후 기사에 나와 있습니다. 재료 분사의 주요 특성은 아래 표에 요약되어 있습니다.

<머리> <일>

재료 분사
자료	아크릴 광중합체(열경화성)
치수 정확도	± 0.1%(하한 ± 0.05mm)
일반적인 빌드 크기	380 x 250 x 200mm(최대 1000 x 800 x 500mm)
공통 레이어 두께	16 - 32미크론
지원	항상 필요(용해성 물질을 사용하여 인쇄)

경험 규칙

• Material Jetting은 사출 성형 부품과 유사한 매우 매끄러운 표면으로 사실적인 시각 및 촉각 프로토타입을 만드는 데 이상적입니다.
  
• Material Jetting은 툴링 및 사출 성형 제조에 사용할 수 있는 엔지니어링 재료를 제공합니다.
  
• Material Jetting은 정확도(일반적으로 ± 0.1%)를 손상시키지 않으면서 매우 큰 부품(최대 1000 x 800 x 500mm)을 생산할 수 있습니다.
  
• 다중 재료 또는 다색 인쇄의 경우 디자인을 다중 부품 STL 파일로 내보냅니다. 그라데이션이 필요한 경우 OBJ 또는 VRML 파일 형식을 사용하세요.