Подробный обзор: 3D-принтеры PolyJet

Содержание

• Что такое PolyJet?
• Примеры применения
  • Audi
  • CSIRO
  • RMIT
• Принцип работы PolyJet
• Материалы
  • Примеры используемых материалов
  • Плюсы и минусы технологии PolyJet
• Отличие PolyJet от FDM
• Отличие PolyJet от SLA, DLP и LCD стереолитографии
• Области применения технологии PolyJet
  • Медицина и стоматология
  • Промышленность и автомобилестроение
  • Производство потребительских товаров
  • Архитектура
  • Образование
• Заключение

Технологии 3D-печати FDM и SLA широко известны. Сегодня поговорим о менее популярной, но в некоторых областях более эффективной технологии печати – Stratasys PolyJet, и приведем примеры применения в компаниях из совершенно разных областей деятельности, таких как как автоконцерн Audi, научно-исследовательское агентство CSIRO и университет RMIT.

Что такое PolyJet?

PolyJet – технология 3D-печати для профессиональных решений, она предназначена для создания точных, гладких прототипов и деталей. Была разработана 20 лет назад компанией Objet, которую в 2012 году приобрела компания Stratasys.

Примеры применения

Audi

Центр предсерийной доработки моделей Audi создает физические прототипы деталей с помощью 3D-печати по технологии PolyJet для оценки того, как будет выглядеть и функционировать созданная в цифровом виде модель при реализации.

Двухцветные плафоны автомобильной светотехники традиционно производились методом фрезерования и литья по частям, а затем склеивались. Этот процесс увеличивал время сборки прототипа авто и задерживал его выход на рынок.

С помощью Stratasys J750 и новых фотополимеров, Центр 3D-печати Audi Plastics способен производить полностью прозрачные разноцветные крышки задних фонарей за один сеанс печати, устраняя необходимость в многоступенчатом процессе со сборкой.

CSIRO

CSIRO — австралийское государственное научное агентство, которое использует методы 3D-печати при создании прототипов своих разработок. FDM применяется для печати крупных и прочных деталей, а с помощью PolyJet делают прототипы высокоточных комплектующих для проверки собираемости и функционирования.

RMIT

Медицинская школа австрийского «Мельбурнского королевского технологического университета» создает объемные модели органов, пораженных раковой опухолью, по результатам КТ. Это помогает в изучении хода болезни, клинической практике студентов-медиков и при планировании операций.

Технология PolyJet, благодаря наглядности моделей получаемых из прозрачных фотополимеров разного цвета, подходит для этих целей как нельзя лучше.

Подробнее об областях применения PolyJet читайте далее в статье.

Принцип работы PolyJet

Технология PolyJet заключается в послойном нанесении фотополимерных материалов на специальную платформу, слоями толщиной до 16 мкм.

Видео о работе технологии PolyJet

Печать происходит за счет подвижного блока с набором головок. В каждой головке есть много мелких сопел, они располагаются рядами.

Печатающий блок перемещается в горизонтальной плоскости и наносит фотополимер.

Нанесенный слой облучается ультрафиолетом и под его воздействием быстро затвердевает. Так повторяется слой за слоем, пока не сформируется модель. В результате получается твердая деталь, которую не нужно подвергать дополнительной обработке перед использованием.

При работе со сложными деталями, со множеством полостей и нависающих элементов, для предотвращения обрушения используют специальный материал поддержки FullCure 705 Support, им заполняют пустоты. Плюс этого материала – простота удаления.

Демонстрация использования легкоудаляемой поддержки FullCure 705 Support

Материалы

На 3D-принтерах PolyJet можно работать различными материалами, которые отличаются по цвету и текстуре: от прозрачных до цветных, и от твердых до мягких. В некоторых моделях принтеров для печати можно использовать несколько базовых материалов и с их помощью создавать новые.

Примеры используемых материалов

• Vero – материал подходит для 3D-печати прототипов с высокой детализацией и низкой шероховатостью поверхности. Есть несколько цветов на выбор: черный, циан, синий, маджента, желтый и белый. С их помощью можно создать десятки цветовых оттенков.

Источник: www.stratasys.com

• VeroDent (MED610) – материал для создания деталей, которые будут длительное время контактировать с кожей или со слизистой оболочкой человека. Часто используется в стоматологии.

Источник: www.stratasys.com

• Tango – материал для создания эластичных резиноподобных моделей. Например, подошв.

Источник: www.stratasys.com

• RGD720 – материал, похожий на прозрачный пластик. Подходит для проверки и визуализации форм, медицинских инструментов, наушников.

Источник: www.stratasys.com

• Durus – ударостойкий и прочный материал.

Источник: www.stratasys.com

Плюсы и минусы технологии PolyJet

Плюсы

• Качество и точность. Модели, созданные по технологии PolyJet, получаются гладкими и с высокой детализацией. Для объектов до 50 мм точность построения варьируется от 0,02 до 0,085 мм. Для более крупных объектов от 0,1 до 0,2 мм.

• Скорость. По заявлению Stratasys PolyJet – это их самая быстрая технология. В отличие от FDM или SLS, при одновременной печати нескольких деталей, скорость остается такой же, как и при печати одной.

• Разнообразие материалов. Большой выбор материалов позволяет получать образцы с различными физическими и оптическими свойствами.

• Интеграция и сложность моделей. Технология позволяет печатать объекты из разных материалов встроенные в структуру друг-друга и модели с геометрией сложной формы, включая полости любой конфигурации.

Минусы

• Стоимость. Поскольку технология PolyJet ориентирована в основном на профессиональное применение, где важное значение имеют минимизация погрешности и высокое качество, за это приходится платить: PolyJet-принтеры это промышленной оборудование с соответствующей ценой, и совместимы они только с оригинальными фотополимерами.

Отличие PolyJet от FDM

И PolyJet, и FDM обладают уникальными характеристиками и преимуществами, поэтому выбор технологии зависит от результата, который нужно достичь.

Особенности PolyJet

В первую очередь – это качественная детализации модели. PolyJet сможет создавать мелкие элементы и тонкие текстуры, технология также позволяет печатать детали с различной гибкостью. Вариантов цветов и материалов, которые использует PolyJet, больше. Кроме того, печать PolyJet намного быстрее, чем FDM.

Технология PolyJet передает мелкие детали, которые не видно при печати FDM.

Источник: http://3dscanningservices.net

Особенности FDM

С другой стороны, объекты напечатанные по FDM-технологии долговечнее, более прочные и термостойкие. Технология FDM позволяет создавать модели настолько большого размера, насколько это необходимо.

Таким образом, если нужны детали с высоким разрешением, лучше выбрать PolyJet. А если важна долговечность и размер объекта, подойдет FDM.

Отличие PolyJet от SLA, DLP и LCD стереолитографии

В PolyJet нет единой емкости с фотополимером, как в стереолитографии, где полимер в ванночке засвечивается лазером, проектором или матрицей; материал подается через множество сопел, как в струйной печати. Можно печатать изделия из множества разных материалов одновременно, по аналогии с тем, как струйный принтер печатает чернилами разного цвета.

В стереолитографии такое в принципе невозможно.

Полиджет это послойная многосопельная струйная печать. Как печать на цветном струйном принтере, только в 3D, слой за слоем, где каждый слой отверждается ультрафиолетом.

Единственная общая черта у PolyJet и стереолитографии — применение фотополимерных смол, сам принцип отверждения светом, но и состав у них разный — фотополимеры для PolyJet менее вязкие, что обусловлено технологией применения, и производятся только производителем принтеров, так как любая неточность в составе грозит поломкой оборудования.

Области применения технологии PolyJet

Медицина и стоматология

Источник: www.stratasys.com

Детали напечатанные по технологии PolyJet широко используются в медицине, как наглядные пособия при обучении и для планирования хирургических процедур. Например, врачи превращают результаты МРТ-сканирования головы в полноразмерную модель. Это позволяет сократить время операции и улучшить коммуникацию между врачом и пациентом, поскольку процесс становится более понятным.

Трехмерная модель предлагает более глубокое понимание проблемы, она помогает заметить нюансы, которых не видно на 2D-сканах.

Источник: www.stratasys.com

Благодаря тому, что на PolyJet-принтерах можно печатать биосовместимые компоненты, на них также создают детали помогающие заживлению костей и восстановлению организма после операций.

Для подобных целей подойдут Objet500 Connex3 и Stratasys J750.

Stratasys J750

Источник: www.stratasys.com

3D-принтер J750 создан на основе линейки Connex. В отличие от своих предшественников, он может печатать 6 разными расходными материалами одновременно.

Характеристики:

• Рабочая камера: 490 x 390 x 200 мм;

• Толщина слоя: от 14 мкм;

• Вес: 430 кг;

• Поддерживаемые материалы: RGD720, Vero,Tango, BlackPlus и другие;

• Точность печати: 85 мкм

В стоматологии на принтерах PolyJet создают каппы, элайнеры и фиксаторы. За счет того, что печать по технологии PolyJet не занимает много времени, производительность при их изготовлении возрастает в разы.

Источник: www.stratasys.com

Stratasys J700 Dental

Источник: www.stratasys.com

Простой в настройке и подключении 3D-принтер J700 Dental – готовое решение для стоматологических клиник.

Характеристики:

• Рабочая камера: 490 x 390 мм;

• Толщина слоя: от 55 мкм;

• Вес: 430 кг;

• Поддерживаемые материалы: VeroDent;

• Точность печати: 100 мкм

Промышленность и автомобилестроение

Коммерческие производители по всему миру используют технологию PolyJet для изготовления подробных прототипов, пресс-форм и производственных моделей.

Например, компания Jaguar Land Rover активно использует Objet Connex500 для печати прототипов деталей.

Примеры прототипов, которые печатает Jaguar Land Rover:

Источник: www.stratasys.com

Objet500 Connex3

Источник: www.stratasys.com

Objet 500 Connex 3 – высокопроизводительный универсальный 3D-принтер.

Характеристики

• Выбор из 14 основных материалов;

• Использование до 82 свойств материала в одном изделии;

• Вес 430 кг;

• Рабочая камера 490 х 390 х 200 мм;

• Толщина слоя от 16 мкм;

• Поддерживаемые материалы VeroWhitePlus; VeroBlackPlus; VeroGray; Tango; RGD720; VeroClear; Endur; Durus; MED610; RGD525

Производство потребительских товаров

В секторе потребительских товаров PolyJet также используется для ускорения циклов проектирования и производства. Например, при разработке солнечных очков этот период сокращается с 18 месяцев до 8 недель.

Источник: www.stratasys.com

Но создавать можно и миксеры, и бутылки для воды, и даже обувь.

Источник: www.stratasys.com

Objet30 Pro

Источник: www.stratasys.com

Objet30 Pro —3D-принтер, который может создавать модели из 8 материалов.

Характеристики

• Толщина слоя: от 28 мкм;

• Вес: 93 кг;

• Рабочая: 300х200х150 мм;

• Поддерживаемые материалы: VeroWhitePlus, VeroBlackPlus, VeroBlue, VeroGrey, VeroClear, RGD525, DurusWhite, Rigur.

Архитектура

Благодаря хорошей детализации, PolyJet модели используют архитекторы и дизайнеры, для моделирования и согласования проектов с клиентами.

Источник: www.stratasys.com

Образование

Благодаря разнообразию цветов, форм и текстур, модели PolyJet могут стать хорошим наглядным пособием для студентов практически всех специальностей, а сами 3D-принтеры, работающие по этой технологии, послужат обучению работе с промышленной 3D-печатью, что также очень востребовано в наше время.

Заключение

PolyJet – это одна из самых точных и быстрых технологий 3D-печати.С помощью нее можно создавать гладкие поверхности с точностью до 16 микрон . Кроме того, PolyJet предлагает более широкий выбор цветов и материалов, чем другие технологии.