MJF与SLS的工艺特性和在3D打印中的应用对比

发布者: 2025-08-12 浏览量:41

    MJF(多射流熔融)与SLS(选择性激光烧结)同属粉床融合技术体系,二者在材料适配性、制品特性及打印效率方面具有高度一致性,但具体工艺实现路径存在差异化特征。本文系统解析两项技术的核心机理、设备结构及后处理流程,为工业级3D打印选型提供技术参考。

    一、多射流熔融(MJF)技术详解

    1.技术起源与发展

    多射流熔融技术由惠普(HP)于2016年正式商业化,该公司基于数十年在喷墨打印、功能流体控制及精密机械领域的技术积淀,构建了该工业级增材制造方案。凭借高效率与材料利用率,MJF迅速在汽车制造、3D打印服务等领域获得广泛应用。

    2.工艺流程与核心组件

    粉末铺展:打印系统在构建平台上均匀铺展一层聚合物粉末。

    流体喷射:多喷头阵列精准喷射两种关键试剂——熔合剂(促进粉末熔融结合)与细化剂(调控局部熔合程度)。

    红外固化:红外加热模块扫描粉床,熔合剂覆盖区域因吸热实现粉末颗粒间的高强度结合,而细化剂作用区域则形成半熔合过渡层,保障表面质量。未喷射试剂的粉末保持松散状态,作为支撑结构。

    逐层叠加:完成单层固化后,重涂刀片铺设新粉末层,循环上述过程直至制品成型。

    3.后处理与材料应用

    打印完成后,粉床转移至处理站,通过真空吸除未熔合粉末(可循环使用率达80%以上)。最终制品可进行染色、抛光、喷涂等表面处理,并支持钻孔、焊接等二次加工。

    二、选择性激光烧结(SLS)技术解析

    1.技术背景与设备多样性

    SLS作为非专利技术,其核心原理被全球数十家厂商采用,但设备实现路径差异显著。该技术通过激光选择性烧结聚合物粉末实现层间结合,适用于从原型制造到小批量生产的全流程。

    2.工艺流程与关键参数

    预加热:粉床预热至略低于材料熔点的温度(如PA12预热至160-170℃)。

    激光烧结:单或多激光系统(涵盖光纤、二极管、CO₂激光器,功率范围10W-1000W)按截面轮廓扫描粉床,通过热效应使粉末颗粒局部熔融结合。

    逐层构建:每层烧结完成后,构建平台下降,重涂刀片铺设新粉末层,循环直至制品完成。

    冷却与清理:打印结束后,粉床需缓慢冷却数小时以防止翘曲,随后通过吹扫与筛分回收未烧结粉末。

    3.材料特性与后处理

    SLS制品同样支持染色、抛光等表面处理,并可进行机械加工。其材料体系以尼龙(PA12、PA11)为主,近年扩展至TPU、PEEK等高性能聚合物。

    三、技术对比与选型建议

    1.核心差异维度

    能量源:MJF采用红外辐射与流体试剂协同固化,SLS依赖激光热效应。

    层厚控制:MJF通过试剂喷射实现亚毫米级精度,SLS层厚通常为0.08-0.15mm。

    表面质量:MJF的细化剂技术可主动调控表面粗糙度,SLS表面质量受激光光斑尺寸限制。

    设备成本:MJF设备集成度高,SLS因激光系统差异存在较大价格区间。

    2.典型应用场景

    MJF优势领域:大批量功能件生产(如汽车内饰)、复杂结构一体化成型。

    SLS适用场景:高耐温材料(PEEK)加工、小批量定制化零件。

    MJF与SLS作为工业级粉床融合技术的代表,分别通过流体控制与激光烧结路径实现了高效增材制造。随着材料科学的进步(如碳纤维增强复合粉末)与智能过程控制(如闭环温度管理)的融入,两项技术有望在航空航天、医疗植入物等领域进一步拓展应用边界。

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