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随着科学技术的飞速发展，3D 打印技术已渗透到许多领域并成为现代制造业的关键组成部分。在众多 3D 打印技术中，多射流聚变 （MJF） 技术脱颖而出并引起关注由于其高效率、高精度和高灵活性。
本文将对多射流聚变技术的工作原理进行深入分析，并讨论其在制造业中的应用实例和未来发展前景。
Multi Jet Fusion （MJF） 的工作原理是什么？
当多喷嘴熔融 3D 打印作业开始，工程师在打印机内放置一个可移动的构建块。然后，打印机首先铺设一层粉末材料，其中可能包括聚酰胺 11 （PA 11）、聚酰胺 12 （PA 12） 或热塑性聚酰胺 （TPA）.接下来，打印和定影组件移动到指定的构建区域，喷墨头在那里精确涂抹定影剂。打印当前层后，构建基块会稍微向后移动，以允许打印机继续放置下一层粉末并重复打印过程。整个打印作业完成后，作员取出构建块，让它们冷却一段时间，然后将打印部件与松散粉末分离。为了完全去除零件上残留的粉末，作员还将使用喷砂、气枪或水枪等工具进行精细清洁。
Multi Jet Fusion 过程中的关键步骤是什么？
这多射流聚变技术的工作原理基于粉末床和喷墨打印头的组合，通过精确控制液体粘合剂的注入和粉末的熔合来实现物体的 3D 打印。具体流程如下：
- 粉末铺设：在打印开始之前，打印机首先会铺设一层薄薄的聚合物粉末在打印床上。这些粉末通常是热塑性塑料，如尼龙 PA12 等。
- 喷墨打印：一喷墨打印打印头在一层粉末上运行，根据所需物体的数字模型准确喷涂两种关键药剂：熔融剂和精炼剂。使用熔融剂将粉末颗粒混合在一起，形成固体层;而精炼剂则用于调整粉末的熔合程度，提高成型精度。
- 加热凝固：红外加热装置扫描整个粉末床，并加热添加熔融剂的区域以使其熔化和固化。此过程可确保融合结果和打印质量。
- 逐层堆积：一层打印完成后，打印机会在固化层上铺上一层新的粉末，重复上述喷墨打印和热固化的步骤。此过程将重复，直到整个对象逐层打印.
- 后处理：打印完成后，需要进行冷却、回收未熔化粉末和喷砂去除残留粉末等后处理步骤，以确保打印对象的最终质量和性能。
多射流聚变技术的后处理过程是怎样的？
多射流聚变技术的后处理主要包括以下关键步骤：
- 冷却阶段：这个过程发生在建筑单元内部。值得注意的是，虽然 HP 提供了用于自然冷却的模块单元，但构建单元不必等待粉末和部件完全冷却即可开始新的打印任务。
- 未熔化粉末回收：当施工单元冷却到合适的温度时，它被移动到一个特殊的处理站。在那里，未熔化的粉末通过真空系统被抽出并收集到特定的容器中，以备后用。
- 残留粉末去除：为了彻底去除零件表面的残留粉末，通常采用喷砂、空气注射或注水。此步骤可以手动执行，也可以通过滚筒、超声波清洗机或振动抛光机等设备自动执行。
Multi Jet Fusion 有哪些优势？
MJF 是惠普的 3D 打印技术.它通过喷墨打印头将熔化剂和细化剂沉积在粉末床上，以实现高精度打印。其优点如下：
| 优势 | 描述 |
|---|---|
| 几乎 | 多射流熔融的制备速度比选择性激光烧结 （SLS） 和熔融沉积建模 （FDM） 快 10 倍，从而实现快速打印作业。 |
| 高精度 | 通过喷涂助焊剂和精细试剂，以及采用高精度打印头和粉末撒布系统，可以获得具有光滑表面、高特征分辨率和一致机械性能的成品。 |
| 材料广泛 | 它可以应用于广泛的材料，包括尼龙等塑料、金属和陶瓷，为更广泛的应用提供设计和制造可能性。 |
| 降低成本 | 高效的多射流熔炼系统和低廉的原材料成本使 3D 打印产品的成本大大降低，提高了市场竞争力。 |
| 环境保护 | 该技术减少了浪费和能源消耗，从而减少了对环境的影响。 |
Multi Jet Fusion 有哪些局限性？
虽然多射流聚变 （MJF） 技术具有许多优势，它也有一些限制。以下是对MJF 技术的局限性:
| 局限性 | 描述 |
|---|---|
| 设备成本高 | 由于它基本上是惠普的垄断，因此设备消耗成本仍然很高。 |
| 颜色有限 | 由于制造过程中受化学试剂的影响，打印件的颜色一般为灰色或黑色，这限制了颜色的选择。 |
| 高生产损失 | 在生产过程中存在一定的损失，可能会影响产品的长期保修和生产成本。 |
Multi Jet Fusion 中使用了哪些材料？
多射流聚变 （MJF） 技术已广泛应用于3D 打印由于其高效率和高精度。该技术主要使用热塑性粉末材料，以下是一些常见的材料类型：
尼龙 12 （PA12）
- 特征：PA12 是一种高强度的高性能尼龙材料，良好的耐磨性、耐化学性和低吸湿性。它在很宽的温度范围内保持稳定的性能。
- 应用：适用于制造各种功能零件，如汽车零件、工具手柄、电子设备外壳等，特别适用于需要高强度和耐磨性的地方。
尼龙 11 （PA11）
- 特征：PA11 比 PA12 更柔韧，具有更高的冲击强度和更好的低温韧性。它还具有良好的耐化学性和耐磨性。
- 应用：适用于制造需要高柔韧性和抗冲击性的零件，如管道、软管、密封件等。
聚丙烯 （PP）
- 特征： PP 是一种轻质材料，具有良好的耐化学性、耐热性和低成本。它易于加工，具有良好的抗应力开裂性。
- 应用：适用于制造各种轻量化部件，如容器、包装材料、汽车零部件等，特别是需要降低成本和减轻重量的地方。
TPU（热塑性聚氨酯）
- 特征：TPU 具有类似橡胶的柔韧性、高弹性和耐磨性。它在很宽的温度范围内保持弹性，并具有良好的撕裂强度。
- 应用：适用于制造需要弹性、柔软性和耐磨性的零件，如鞋底、密封件、软管、运动器材等。
Multi Jet Fusion 的工业应用有哪些？
MJF 技术具有广泛的工业应用，主要领域包括：
- 医疗和假肢：MJF 技术可以打印高精度的复杂医疗设备，例如手术导航工具和定制植入物;同时，它可以创建高度兼容和强大的个性化假肢肢体部件。
- 汽车轻量化：该技术用于制造汽车的功能和结构部件.它具有强度高、重量轻的特点，可以设计复杂的几何形状。特别适用于打印轻质零件，减轻汽车重量，提高燃油效率和性能。
- 航空 航天：MJF 技术可以快速制造高精度复杂原型零件，缩短产品开发周期;同时，它可以定制各种高精度耐用的航空航天工具.
- 消费品：在鞋类制造中，MJF 技术打印出耐用舒适的鞋底、鞋垫和中底，支持个性化定制;此外，它还用于制造美观耐用的电子产品外壳，如智能手机、平板电脑和笔记本电脑，还支持个性化设计。
Multi Jet Fusion 的成本效益如何？
成本
- 高材料利用率：MJF 技术可以通过精确控制粉末的熔化和凝固来实现高材料利用率。与其他相比3D 打印技术（如 SLS 或 FDM），材料浪费更少。
- 更高的初始投资：MJF 设备的初始购买和安装成本可能会更高，包括设备成本、现场准备、人员培训等。
- 对于中等规模的生产批量来说，具有显著的成本效益：对于中等规模的生产批量，MJF 技术的成本效益尤为突出。由于其高效的打印速度和高材料利用率，可以显著降低每个零件的平均成本。
- 后处理成本低：打印的部件MJF 技术通常具有更好的表面质量和准确性，并且需要的后处理步骤更少，从而降低了额外的处理成本。
好处
- 生产效率高：MJF 技术具有更快的打印速度，可以缩短生产周期，提高生产效率。
- 强大的设计灵活性：这项技术可以打印具有复杂几何形状的部件，为设计师提供更大的自由度，并有助于创新设计。
- 强大的定制能力：MJF 技术支持按需打印和个性化定制，可以满足不同客户的特定需求。
- 应用范围广： MJF 技术在医疗领域具有广阔的应用前景、汽车、航空航天、消费品等领域，为制造商提供了更多的市场机会。
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总结
多射流聚变技术在 3D 打印领域显示出巨大的潜力和价值由于其高效率、高精度和灵活性。随着技术的不断进步和应用的不断扩大，MJF 技术有望在制造业中发挥更重要的作用。未来，我们可以期待看到更多基于 MJF 技术的创新应用和技术突破，为制造业的发展注入新的活力。
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常见问题
1.多喷嘴熔融打印是如何工作的？
多喷嘴熔融打印（这里可能指多射流熔融，与 MJF 技术的概念类似，但“多喷嘴熔融”不是标准术语）通常涉及多个喷嘴同时或依次喷涂熔融材料，在打印平台上快速冷却凝固，形成所需的三维物体。然而，在 MJF 技术的实际应用中，粉末材料通常由一个或多个热源（如激光或红外辐射）熔化，而不是通过喷嘴喷涂。所以，如果问题指的是 MJF 技术，那么它的工作原理是通过热源熔化一层层粉末，一层一层地积累形成一个物体。
2.什么是 MJF 流程？
MJF（Multiple Jet Fusion）工艺主要包括以下步骤：（1）准备：将粉末材料铺在打印平台的底层。（2） 熔融：使用热源（如激光）根据 3D 模型的切片数据选择性熔化粉末层上的材料。（3） 凝固：熔融材料迅速冷却并凝固，与下面的粉末层形成牢固的结合。（4）重复：逐层重复上述过程，直到打印出整个对象。（5）后处理：去除未熔化的粉末，对打印物进行必要的清洗和处理。
3.FDM 流程如何运作？
FDM（熔融沉积建模）工艺加热并熔化细丝材料（通常是热塑性塑料），然后从喷嘴中挤出，并根据 3D 模型的切片数据将它们逐层沉积在打印平台上。每一层材料在挤压后迅速冷却和凝固，与下面的层形成粘合。通过逐层积累，最终形成所需的三维对象。FDM 工艺具有成本低、材料选择广、作方便等优点。
4.MJF 打印使用哪些材料？
MJF 打印（多射流熔融）主要使用粉末状热塑性材料，如尼龙 （PA）、聚碳酸酯 （PC） 等。这些材料在熔融状态下具有良好的流动性和粘合性能，确保打印物体具有高强度和良好的表面质量。此外，MJF 技术还可以打印一些特殊的粉末材料，例如含有金属颗粒的复合材料，以满足特定的应用需求。
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