Технологии 3D-печати: ColorJet Printing (CJP)

Сферы применения и решаемые задачи | Расходные материалы | ColorJet Printing: конструкция 3D-принтера и технологический процесс | Плюсы и минусы CJP-технологии | Сравнение CJP с другими технологиями 3D-печати

Реалистичные цветные модели с высоким разрешением помогают оценить внешний вид конечного продукта. Создание подобных изделий стало возможным благодаря технологии полноцветной струйной 3D-печати, запатентованной компанией 3D Systems под названием ColorJet Printing (CJP).

Технология основана на послойном склеивании гипсового порошка специальным клеящим составом и применяется для прототипирования моделей смешанной цветовой гаммы, сложной формы или фактуры, а также для выпуска небольших партий продукции.

3D-принтер 3D Systems CJP ProJet 660Pro и изделия, полученные методом CJP

Сферы применения и решаемые задачи

CJP используется в промышленном производстве, архитектуре, изготовлении сувенирной продукции, производстве потребительских товаров, тары и упаковки. На сегодня это самый распространенный метод полноцветной 3D-печати.

Если говорить о практических задачах, которые решает технология ColorJet Printing, то к ним относятся:

• создание архитектурных и строительных макетов для демонстрации идеи заказчику;
• изготовление демонстрационных образцов в прототипировании, дизайне, производстве;
• макетирование в образовательных или медицинских целях;
• проверка на собираемость несложных сборочных изделий;
• контроль эргономики и внешнего вида изделий на ранних стадиях производства;
• проверка восприятия товара фокус-группами.

Расходные материалы

Гипс – один из немногих материалов, с помощью которых можно изготовить как полноцветные модели посредством 3D-печати, так и производственные модели для литья в землю, снятия силиконовых форм и других процессов, при сравнительно небольшой стоимости.

В технологии ColorJet Printing применяется мелкодисперсный композитный материал VisiJet PXL Core, обладающий отличной цветопередачей. Он служит базовым компонентом для создания моделей, а наносимые слои склеиваются между собой и окрашиваются с помощью специального связующего вещества.

Схема технологического процесса CJP

ColorJet Printing: конструкция 3D-принтера и технологический процесс

3D-принтер, в котором реализована CJP-технология, состоит из двух основных блоков – камеры построения для основного материала и камеры очистки для удаления лишнего материала. В некоторых моделях 3D-принтеров камера очистки поставляется в качестве дополнительного оборудования.

Одна из особенностей технологии заключается в том, что в процессе печати не задействуются поддержки. Поддерживающей структурой для модели служит несклеившийся порошок, который удаляется в камеру очистки и может быть использован в очередной сессии 3D-печати.

Этапы технологического процесса:

1. 3D-модель изделия экспортируется из САПР в виде полигональной сетки, разделяется на поперечные сечения и выводится на дальнейшую печать.
2. Тонкий слой порошка подается на стол построения 3D-принтера и разравнивается валиком.
3. Сверху на порошок выборочно наносится связующее вещество.
4. Камера опускается ниже на уровень слоя (0,1016 мм), наносится следующий слой порошка.
5. Процесс повторяется до тех пор, пока не завершится построение детали.
6. Далее лишний порошок выкачивается из камеры 3D-принтера встроенной вакуумной системой, и готовая деталь извлекается. 

Плюсы и минусы CJP-технологии

3D-печать по технологии ColorJet Printing

Рассматриваемый метод полноцветной 3D-печати имеет следующие преимущества:

• скорость печати;
• широкая цветопередача (390000 оттенков);
• отсутствие поддерживающих структур;
• низкая себестоимость;
• безотходное использование;
• точность (минимальный размер топологического элемента – 0,1 мм);
• легкость в эксплуатации.

Комментарий технического эксперта iQB Technologies Алексея Чеховича: «Конечно, без определенных недостатков не обойтись. Объекты, полученные методом CJP-печати, хрупкие, после создания требуется аккуратная постобработка. После постобработки их достаточно пропитать специальными составами – цианокрилатом или эпоксидной смолой, чтобы повысить прочность готового прототипа. Изделия, пропитанные цианокрилатом, высыхают очень быстро – в среднем за полчаса, но несколько уступают в прочности деталям, обработанным эпоксидной смолой. Она высыхает дольше – до суток, однако изделия становятся такими твердыми, что ими можно, как говорится, 'забивать гвозди'».

Сравнение CJP с другими технологиями 3D-печати

Метод ColorJet Printing привлекателен прежде всего своей доступностью, что отличает его от более точных технологий трехмерной печати – таких, как селективное лазерное спекание или лазерная стереолитография.

У CJP нет аналогов в плане цветопередачи – это единственная технология 3D-печати, позволяющая передавать цвета палитры CMYK. Например, селективное лазерное спекание, также использующее порошки, обеспечивает более высокую прочность соединения материалов, но позволяет окрашивать модели только в один цвет.

Скорость выращивания объекта по высоте на 3D-принтере CJP – от 5 мм в час, а это в 5-10 раз быстрее в сравнении с другими технологиями. И, как уже было сказано, CJP выгодно отличается низкой себестоимостью, отсутствием поддержек и безотходным использованием материала.

Статья опубликована 06.10.2017 , обновлена 25.01.2023