什么是多射流聚变 (MJF)？由集线器解释

如今，对于众多可用的 3D 打印技术和材料，设计师和工程师有很多选择。在本文中，我们重点介绍 Multi Jet Fusion (MJF) ，惠普专有的 3D 打印技术是许多复杂和工业应用的可行解决方案。我们深入了解它的工作原理、优势以及它是否适合您的零件。

如果您有兴趣了解有关 Hubs 提供的 3D 打印技术的更多信息，请访问我们的3D 打印服务页面 .

什么是 Multi Jet Fusion (MJF) 3D 打印？

Multi Jet Fusion (MJF) 是一种 3D 打印工艺，可使用粉末状热塑性塑料快速生产精确且精细的复杂零件。

MJF 3D 打印服务 因为它可以始终如一地快速交付具有高抗拉强度、精细特征分辨率和明确机械性能的零件 已迅速成为工业应用的首选增材制造 (AM) 解决方案。它通常用于制造功能原型和最终用途零件、需要一致的各向同性机械性能的零件以及有机和复杂的几何形状。

如需快速详细的参考，请观看我们关于 MJF 的视频。

MJF 是如何开发的？

MJF 于 2016 年首次推向市场，由 HP Additive 开发，基于该公司在喷墨打印技术和精密机械方面的专业知识。不过，MJF 的发展可以追溯到几十年前。

1990 年代，增材制造 (AM) 开始从仅用于研发的转变。现实世界中的制造业工业应用已经在望。然而，速度很快成为这一转变的关键障碍。例如，与注塑成型或金属冲压相比，大多数 3D 打印机需要很长时间才能生产零件。

3D 打印技术的早期采用者为加快生产而采取的一种方法是使用“农场”或多台机器阵列。这个想法是用额外的加工能力打印更高的数量。惠普选择了一种更加集成、以自动化为重点的方法。

在其位于巴塞罗那的全球增材制造中心，惠普开发了一种系统，该系统可以在大型粉末材料床中逐层构建零件，并附加额外的机械以实现无缝后处理。类似于 选择性激光烧结 (SLS) 和其他粉末床融合设计，该系统演变成当前的 MJF 技术。

Multi Jet Fusion 的工作原理是什么？

MJF 使用喷墨阵列，通过将熔合剂和细化剂沉积在粉末材料床中，然后将它们熔合成固体层来工作。打印机将更多的粉末分布在床的顶部，并且该过程逐层重复。

以下是 MJF 如何构建零件的分步说明：

• 可移动的构建单元被放入打印机中

• 材料重涂机托架在构建区域移动，沉积一层薄薄​​的粉末材料

• 打印和定影托架在构建区域移动，将粉末预热到特定温度以提供材料一致性

• 一系列喷墨喷嘴将药剂熔合到粉末床上与部件的几何形状和属性相对应的区域

• 每层完成后，构建单元会缩回，为下一层要沉积的材料创造空间

• 重复此过程，直到构建完成

打印过程完成后，构建单元包含打印的部分和未熔合的粉末。您使用连接到可移动构建单元的单独处理站来冷却和拆包零件，并回收多余的粉末以备后用。喷砂有助于去除任何剩余的粉末，并让您继续进行更多的美容步骤。

MJF使用什么材料？

一般来说，您可以将用于 MJF 的材料分为硬质塑料和软质塑料。刚性塑料包括 Nylon PA11、Nylon PA12 和 PP，而柔性塑料包括 Estane 3D TPU M95A。惠普的系统主要集中在由惠普及其合作伙伴开发的聚酰胺材料上。

这是 MJF 3D 打印可用材料的列表 在集线器平台上。

材质	说明
HP PA 12（尼龙 12）	尼龙 12 是一种坚固的热塑性塑料，具有全面的优异物理性能和耐化学性，是功能原型和最终用途应用的理想选择。
玻璃填充 HP PA 12	玻璃填充尼龙采用玻璃珠加固，制成的零件比标准尼龙具有更高的刚度和热稳定性。

MJF 后处理如何工作？

与其他制造工艺类似，在零件准备好进行原型制作或最终用途应用之前，需要进一步加工。然而，与其他 AM 技术相比，使用 MJF 进行的后处理相对较轻。

完成打印作业后，您会得到一个构建单元，里面装满了未熔合粉末的三维床，部分埋在里面。

以下是 MJF 后处理的主要步骤：

• 冷却： 这发生在构建单元内，尽管 HP 提供用于自然冷却的模块单元，因此构建单元可以用于新的打印，而无需等待粉末和部件冷却。

• 回收未融合的粉末： 一旦构建单元冷却下来，将其移动到处理站并将未融合的粉末抽真空到容器中以备后用。

• 喷砂： 用喷砂、空气喷砂或水喷砂去除任何残留的粉末。您可以使用滚筒、超声波清洁器或振动整理机手动或自动完成此操作。

去除所有残留的粉末材料后，您可能需要进行更多的后处理。这取决于零件。例如，考虑铸造工艺所需的后处理。您可能需要对配合面、孔、超出 MJF 能力的公差和内螺纹等特征进行更多加工。此外，为了满足特定的技术要求，您可能需要手工打磨零件。

MJF有什么优势？

如果您正在寻找创建功能原型和相对较小的最终用途零件生产运行，那么 MJF 应该是您的首选解决方案。 MJF 非常适合制造比 SLS 生产的更坚固的零件。根据 ASTM D638 方法，使用 MJF 制造的零件的最大 XY 和 Z 拉伸强度为 48 MPa/6,960 psi。

同样，MJF 非常擅长在零件几何形状的各个方向产生机械性能。因此，如果您要制造的零件具有复杂、多方面的设计，并且还具有需要坚固的较小特征，那么 MJF 是最可行的选择。

MJF 生产最终用途的功能部件，无需大量后期制作。与其他增材制造技术相比，它速度更快，自动化程度更高，这意味着交货时间更短，表面质量更高，人工干预最少。

为实现其速度，MJF 始终扫描它每次打印的零件表面，即使您使用它一次打印多个零件。与其他技术相比，这提供了更快的构建速度，即使零件数量更大。

为什么 MJF 是制造最终用途零件的理想选择？

MJF 将自己与其他增材制造工艺区分开来，因为它旨在生产具有高度复杂性、细节和结构完整性的大量零件。 MJF 是一种流行的解决方案，用于制造精密耐用的电子元件外壳、机械组件、外壳以及夹具和固定装置。

在当前的 MJF 机器中，构建单元是连接到包含的处理站的滚动推车。零件完成后，您所要做的就是将粉末床移至加工站以去除所有多余的粉末。后处理可以批量完成，具体取决于零件的技术要求，而且通常很少需要手工精加工。这使其非常适合功能部件的大批量生产。

粉末床系统本身消除了对支撑的需求，零件可以有效地嵌套在构建区域中。零件完成后，您还可以将未使用的粉末再次用于以后的打印生产运行。

MJF 与 SLS 3D 打印：有什么区别？

虽然选择性激光烧结 (SLS) 与 MJF 非常相似，但这两种技术有一些关键区别。 SLS 打印机还可以将粉末材料逐层沉积在构建区域中，但是，该机器通过将粉末颗粒烧结在一起并使用激光将材料熔合到零件的底层。

您可以调节激光的功率来改变零件的材料属性，尽管此功能的参数是有限的。 HP 有多种化学试剂可供选择，为改变零件每个体素的属性提供了更多机会。

MJF 与注塑成型：哪个更适合您的应用？

与其他增材制造技术相比，MJF 不仅是强大的动力 - 它也是注塑成型的可行替代方案。对于注塑成型，您必须为模具本身付费，并在生产零件之前进行大量的 DFM 分析。考虑到生产模具和其他加工步骤所需的时间，它在零件几何形状方面也受到限制，并且交货时间要长得多。

相比之下，MJF 允许更广泛的设计自由度，并大大缩短了交货时间。您还可以使用 MJF 快速更改设计，因为您不必依赖模具。如果您打算使用注塑成型进行生产运行，一定要考虑 MJF，特别是如果您希望创建大量具有复杂几何形状的中小型零件。

一般来说，MJF 更适合创建原型和中小型生产运行。您可以在几天内打印出原型，任何 MJF 打印的零件都将具有与注塑成型相同口径的机械性能。

Multi Jet Fusion 的实际应用示例有哪些？

MJF 的一个令人印象深刻的用例来自 CNC Würfel，他是汽车工业和医疗技术等领域的制造和过程自动化专家。 2017 年，CNC Würfel 用 3D 打印替换了铣床和车床的许多组件。这大大缩短了生产时间，并允许将更多时间用于测试原型。

事实证明，这在生产该公司的夹持器适配器时特别有效，该部件用于需要多个复杂部件和夹持系统的传送带上。传统工艺需要 8 到 10 周的交货时间，并且需要广泛的人工知识和干预，有时会损坏零件。

为了消除制造夹持器适配器的许多复杂性，CNC Würfel 选择使用 MJF 进行 3D 打印。这立即被证明是有益的，特别是因为它将生产时间从两个月缩短到一周以下。使用 MJF 还为公司节省了大量资金。与传统制造相比，打印零件的成本最终降低了 95%。作为一个额外的好处，打印的部件重量减轻了 84%，但仍然足够耐用以承担其任务。

MJF 的另一个强大用例是 HP 的 Z 3D 相机，该相机旨在简化文档和其他对象的实时捕获和可视化。在 MJF 发明之前，惠普用三个独立的注塑部件制造了相机，这导致了数周的原型设计和每个部件的成本。

改用 MJF 生产相机加快了生产速度，因为新技术允许惠普打印单个组件，而不是三个部分。据惠普称，这一转变还将每个零件的价格从 2.42 美元降低到 0.36 美元，并将原型制作时间从几周缩短到几天。此外，MJF 带来的设计自由度让惠普有机会优化相机的方向，从而提高了最终产品的质量。

MJF：实用提示和技巧

以下是充分利用 MJF 技术的一些实践最佳实践。

• 用加强筋或角撑板加固薄壁或大的平面，并在可能的情况下用凸起的凸台围绕孔。

• 请注意，小于 0.5 毫米的凸起文本和装饰特征可能无法通过二次后处理。检查您的零件报价中的 DFM 分析以了解这些详细信息。

• 您零件的壁厚应在 2.5 到 12.7 毫米之间。高于或低于此值可能会影响零件的公差。

• 确保清楚地识别装饰表面，以便制造商避免在零件的斜角上出现阶梯状的特征。

常见问题

MJF 有什么好处？

MJF 让您无需依赖多台打印机阵列即可生产大量独特的零件。它还可以替代昂贵的铸造或成型工作，当前的 HP 系统包括一个附加的批量后处理站，可最大限度地减少手工精加工。

MJF 的缺点是什么？

MJF 比 FDM 等模块化打印技术成本更高，但质量更高且更符合工业用途。

MJF 3D 打印零件防水吗？

PA 12 Nylon 是仅有的防水 3D 打印材料之一。 MJF 零件的壁厚必须为 1 毫米才能防水，而超过 4 毫米的壁厚可使零件防水。 MJF 零件还对油脂、碱、油和脂肪烃具有化学抗性。

MJF的尺寸精度是多少？

MJF的尺寸精度为±0.3%，下限为±0.3 mm (0.012'')。

MJF 的最大构建大小是多少？

使用轮毂，MJF 零件的最大构建尺寸为 380 x 285 x 380 毫米（14.9'' x 11.2'' x 14.9''）。

MJF 可以打印的最小特征是什么？

MJF 可以打印的最小特征尺寸为 0.5 毫米（0.02 英寸）。 MJF 的打印层厚度为 80 微米（0.0003 英寸），这意味着它可以产生非常精细的表面细节。