惠普打印机成型原理
成形步骤
惠普所用的3D打印技术为多射流熔融(MultiJet Fusion),其成形步骤如下图所示。
1. 铺设成形粉末;
2. 喷射熔融辅助剂(fusing agent);
3. 喷射细化剂(detailing agent);
4. 在成形区域施加能量使粉末熔融;(注意:喷射细化剂的区域并没有被熔融)
重复1-4直到所有的层片成形结束。
HP打印机的核心是位于工作台上的两个模块:分别叫做“铺粉模块”(下图1)和“热喷头模块”(下图2)。“铺粉模块”是用来在打印台上铺设粉末材料的。“热喷头模块”则是用来喷射“熔融剂”和“细化剂”这两种化学试剂的,而该模块正是惠普这款打印机的大亮点 — 它能以每秒每英寸3000万滴的量喷射这两种试剂。
▲铺粉模块
▲热喷头模块
实际的打印过程如下图所示:“铺粉模块”会首先上下移动铺设一层均匀的粉末。然后,“热喷头模块”会左右移动喷射两种试剂,同时通过两侧的热源加热融化打印区域的材料。这个过程会往复进行,直至打印完成。
▲热喷头模块喷射两种试剂并加热
需要指出的是,“熔融剂”会喷射到打印的部分(即打印对象的横截面),作用是让粉末材料充分融化;“细化剂”则会喷射在打印区外边缘,作用是保证打印层表面光滑,提高打印件的精细度。下面放大看看HP打印机的过程模拟:
▲铺设粉末
▲喷射“熔融剂”(黑色)和“细化剂”(蓝色)
▲加热,让粉末融化凝结
3. 惠普打印机优势&技术限制
优势
1. 速度快,超过普通技术的10倍。下图就是以打印齿轮为例的速度对比,可以看到同样耗费3小时,惠普多喷射熔融(MJF)技术足足打印出了1000个,远超过FDM以及SLS技术。
2. 打印件质量高。下面就是一个小小验证,用打印的椭圆形结构吊起了一辆汽车。这个结构打印只用了30分钟,重1/4磅(约113克),却可提起高5吨的重量。
3. 高精度。打印机喷头可以达到1200dpi的精度,考虑到粉末的扩散,在XY方向的精度可以达到约40微米。