Material jetting

تکنولوژی Material jetting به کار رفته در پرینتر سه بعدی

Material jetting یک فرآیند تولید افزایشی پرینتر سه بعدی است که مشابه چاپگرهای دو بعدی عمل می کند. در متریال جتینگ، سر چاپگر (مشابه با سرهای چاپی برای چاپ جوهرافشان استاندارد)، قطره های کوچک یک ماده حساس به نور را توسط نور ماوراء بنفش سفت نموده و قطعه را به صورت لایه لایه ایجاد می کند. مواد مورد استفاده در متریال جتینگ عبارتند از فتوپلیمرهای گرما سخت (اکریلیک ها) که در قالب مایع قرار می گیرند.

Material Jetting قطعاتی با دقت ابعادی بالا را با سطح پایانی بسیار صاف ایجاد می نماید. پرینت مواد چندگانه و طیف گسترده ای از مواد (مانند ABS، لاستیک و مواد کاملا شفاف) در متریال جتینگ ممکن می گردد. این مشخصات متریال جتینگ را تبدیل به یک گزینه بسیار جذاب برای نمونه های اولیه بصری و فرآیندهای شکل دهی تبدیل نموده است.

در نوعی از فرآیند متریال جتینگ به نام DOD، سرچاپگر مواد چسبناک توزیع نموده و قطعات موم مانند تولید می کند، که این روش به طور انحصاری برای ساخت الگوهای ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرد.

پروسه متریال جتینگ

Material jetting چطور کار می کند؟

در این جا پروسه متریال جتینگ را مرحله به مرحله بیان می کنیم.

1- در ابتدا رزین مایع به اندازه 30 تا 60 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود تا به وسیکوزیته مطلوب برای چاپ برسد.

2- سپس سرچاپگر روی پلتفرم دستگاه حرکت نموده و صدها قطره کوچک از فتوپلیمر را به مکان های دلخواه منتقل می نماید.

3- یک منبع نور UV که به سرپرینتر متصل است مواد ریخته شده را سفت نموده و لایه اول از قطعه را ایجاد می نماید.

4- پس از اینکه لایه کامل شد، پلتفرم ساخت به اندازه یک لایه به پایین حرکت می کند و این پروسه همین طور تکرار می شود تا قطعه کامل گردد.

پروسه متریال جتینگ

برخلاف اکثر تکنولوژی های پرینت سه بعدی، متریال جتینگ مواد را به صورت خطی کنار هم قرار می دهد، جوهرهای مختلف از سرپرینتر پهلو به پهلو بر روی یک سطح اضافه گردیده و تمامی مواد در یک مرحله ته نشین می شوند.

این قابلیت اجازه می دهد تا بتوان توسط هدهای مختلف مواد مختلف را توزیع نمود، بنابراین چاپ چند ماده، چاپ تمام رنگ و پخش ساپورت از جنسی که به راحتی قابل حذف باشد به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.

در متریال جتینگ مواد مایع از طریق فرآیندی به نام فتوپلیمریزاسیون سفت می گردند، همانند روش SLA، مواد پاشیده شده قطعات دارای خواص مکانیکی و حرارتی همگن را تشکیل می دهد، اما بر خلاف تکنولوژی SLA به دلیل لایه های با ارتفاع بسیار کوچک نیاز به عملیات پس از تولید جهت رسیدن به مشخصات مطلوب وجود ندارد.

Material jetting process

مشخصه های Material jetting

پارامترهای چاپگر در روش Material jetting

در فرآیند متریال جتینگ، تقریبا تمام پارامترهای فرآیند توسط سازنده دستگاه از پیش تعیین گردیده است. حتی ارتفاع لایه ها نیز به دلیل پروسه پیچیده تشکیل قطرات به مشخصات ماده ای که پرینت می کنیم بستگی دارد. ارتفاع لایه های معمولی مورد استفاده در متریال جتینگ 16 تا 32 میکرون می باشد.

متریال جتینگ یکی از دقیق ترین تکنولوژی چاپ سه بعدی می باشد. سیستم های متریال جتینگ داری دقت اندازه %0.1± با حد پایین 0.1± میلیمتر (گاهی اوقات با حد پایین 0.02± میلیمتر) می باشند.  تاب برداشتن ممکن است در این فرآیند اتفاق بیافتد اما همانند دیگر تکنولوژی ها همچون FDM و SLS یک مشکل معمول نیست و بسیار به ندرت رخ می دهد. به دلیل آنکه چاپ در دمای نزدیک به دمای محیط انجام می گیرد، می توان قطعات بزرگ با دقت بسیار زیاد چاپ نمود. نمونه عمومی دارای اندازه های تقریبی 200×250×380 میلیمتر بوده، در حالی که سیستم های صنعتی بزرگ این روش می تواند اندازه هایی به بزرگی 500×800×1000 میلیمتر را چاپ نماید.

چاپ چند ماده ای و تمام رنگی با روش Material jetting

یکی از مزیت های اصلی متریال جتینگ این است که توانایی تولید دقیق چندین ماده و چندین رنگ در کنار هم که در محصول نهایی خود را نشان می دهد دارد.

قطعات تولیدی با روش Material jetting

چاپ چند ماده ای و چند رنگی در سه سطح مختلف می تواند استفاده گردد

1- در مناطق مختلف ساخت، قطعات مختلف را می توان با متریال های مختلف و با رنگ های توام چاپ نمود و سرعت تولید را افزایش داد.

ساخت قطعات چند رنگی با تکنولوژی Material jetting

2- در سطوح مختلف قطعه، بخش های مختلف یک قطعه می تواند برای چاپ با مواد و رنگ های مختلف طراحی گردد. (به عنوان مثال چاپ یک بدنه سفت با کلیدهای انعطالف پذیر برای نمونه یک قطعه دارای صفحه لمسی)

مواد چندرنگی در ساختار متریال جتینگ

3- در سطح قطعه، ترکیب دو یا چند نوع رزین با ضرایب متفاوت قبل از سفت شدن، می تواند یک ماده دیجیتال با خواص فیزیکی خاص مانند سختی، مقاومت یا رنگ را ایجاد نماید.

برای طراحی با مواد مختلف یا رنگ های خاص در قسمت های مختلف قطعه، مدل باید در فایل های STL جداگانه طراحی شود. هنگام ترکیب رنگ ها یا مشخصات مواد برای خلق یک ماده دیجیتال، طراحی باید به صورت یک فایل OBJ یا VRML ایجاد شود، زیرا این فرمت ها قابلیت طراحی مشخصات خاص (همچون بافت ها یا رنگ کامل) در هر سطح، یا ایجاد تمایزهای اساسی را دارند.

Material jetting

ساختار ساپورت در تکنولوژی Material jetting

ساختار ساپورت همیشه در روش متریال جتینگ موردنیاز است، ساپورت ها با یک ماده قابل جدا شدن و حل شدن ساخته شده، که پس از چاپ با استفاده از آب تحت فشار یا از طریق غوطه ور کردن در حمام اولتراسونیک از بین می روند.

قطعات چاپ شده به روش متریال جت سطوح بسیار نرم و صاف و بدون هیچ گونه نشانه ای از جای ساپورت ها را به شما تحویل خواهند داد.

در روش متریال جتینگ اینکه قطعه را به کدام سمت جهت چاپ قرار دهیم قابلیت انعطاف زیادی نسبت به تکنیک های دیگر همچون FDM یا SLA دارد. اما هنوز هم مهم است که قطعه را چطور بر روی سطح قرار دهیم و بهینه ترین میزان ساپورت را استفاده کنیم، زیرا استفاده گسترده از ساپورت هزینه کلی را به شدت افزایش می دهد.

ساختار ساپورت در Material jetting

مات و براق بودن قطعات حاصل از روش متریال جتینگ

متریال جتینگ می تواند قطعات با وضیعت های ظاهری مات و براق را ارائه دهد. در ایجاد مواد براق تنها هنگامی از ساپورت استفاده می کنند که از نظر استراتژیکی موردنیاز است (به عنوان مثال برای برآمدگی ها). سطوحی که با ساپورت تماس مستقیم ندارند، براق خواهند بود در حالی که مناطق دارای ساپورت مات خواهند بود. در حالت مات بدون درنظر گرفتن جهت قطعه یا الزامات ساخت یک لایه نازک از مواد ساپورت در اطراف همه قطعه پخش خواهد شد، به این ترتیب تمام سطوح دارای سطح پایانی مات هستند.

قطعات تولید با روش متریال جتینگ

تنظیم براق هنگامی باید استفاده شود که یک سطح براق صاف موردنیاز است. هزینه چاپ براق بسیار پایینتر است، زیرا مواد کمتری استفاده می گردد. یکی از اشکالات این روش یکنواختی قطعات چاپ شده و گرد کردن لبه ها و گوشه های تیز در بالای سطوح براق است.

تنظیمات مات باید زمانی انجام شود که نیاز به دقت و سطح یکنواخت باشد. هزینه تنظیم مات کمی بالاتر است، زیرا مواد بیشتر استفاده می شود و زمان پردازش اضافی موردنیاز است. به طور مشخص قطعاتی که در قالب مات چاپ گردیده اند نیز، سختی نسبتا کمتری دارند.

مات بودن قطعات در تکنولوژی متریال جتینگ

مزایای روش Material jetting

روش متریال جتینگ می تواند قطعات صاف و سطوح با کیفیت قابل مقایسه با قالبگیری تزریقی و دقت ابعادی بسیار بالا تولید کند.

قطعات ایجاد شده به روش متریال جتینگ دارای خواص مکانیکی و حرارتی همگن و عالی هستند.

قابلیت ایجاد توام چند ماده با یکدیگر امکان ایجاد نمونه های دقیق بصری و نمونه های اولیه به راحتی فراهم می شود.

Material jetting and aplication

جنس های به کار رفته در تکنولوژی Material jetting

معایب روش Material jetting

1- قطعات تولیدی به روش Material jetting خواص مکانیکی ضعیفی دارند (طول عمر کوتاه در هنگام شکست)، به همین دلیل برای تولید نمونه های اولیه و نمونه های غیرکاربردی  مناسب هستند.

2- مواد متریال جتینگ به نور حساسیت داشته و خواص مکانیکی آن ها با گذشت زمان کاهش می یابد.

3- هزینه بالای این تکنولوژی می تواند باعث شود روش متریال جتینگ برای برخی از برنامه های کاربردی مناسب نباشد.

مقالات مرتبط

خدمات و مشاوره رایگان

021-88726992