作者/周舟：一個熱愛3D打印的海歸女熊友（即南極熊3D打印網(wǎng)粉絲）,。
女熊友,，居然寫得如此技術(shù)流
南極熊給跪了
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2016-5-22 12:14 上傳
圖0 惠普 MJF 3D打印機
時隔兩年的熱身,，惠普終于向3D打印機行業(yè)投下一枚重磅炸彈，宣告著這個在平面世界的打印機老大開始進軍三維世界,。作為一個游走在3D打印行業(yè)邊緣的人,，小編已經(jīng)關(guān)注這款3D打印機很長時間了，如今聽到真正開賣的消息,，還是掩飾不住心中的激動之情,，趕緊向南極熊3D打印網(wǎng)投稿。
惠普第一次向全世界展示自己的3D打印機理念是在2014年的10月29日,，當(dāng)時的執(zhí)行副總裁Dion Weisler（現(xiàn)任CEO）在活動會上中提到“混合實境”（Blended Reality）的概念,，期待建立一個能夠激發(fā)人類創(chuàng)造力的生態(tài)系統(tǒng)，隨之拋出惠普希望開發(fā)3D打印機的愿景,，并展示了如今已經(jīng)應(yīng)用到惠普3D打印機產(chǎn)品上的Multi Jet Fusion Process （南極熊備注,，南極熊在此稱其為多噴嘴式熔融技術(shù)）。
雖然說惠普已經(jīng)是全球家用平面打印機的巨頭,，而這次,，它并未將眼光放在家用產(chǎn)品上，此次推出的Multi jet Fusion（以下簡稱MJF）是一款工業(yè)級的產(chǎn)品,。
MJF具備以下優(yōu)勢：簡化工作流程并降低成本,，實現(xiàn)快速成型;以突破性的經(jīng)濟效益實現(xiàn)零部件制造;降低了使用門檻、并支持各行業(yè)新應(yīng)用的開放式材料與軟件創(chuàng)新平臺,�,；萜�3D打印業(yè)務(wù)總裁Stephen Nigro稱，HP 多噴嘴式熔融 3D打印解決方案以業(yè)內(nèi)的創(chuàng)新方式實現(xiàn)了高速度,、高質(zhì)量和低成本的有效結(jié)合,。這令企業(yè)和制造商可以重新思考為客戶設(shè)計和交付解決方案的方式。
實際上,，現(xiàn)在看到的惠普3D打印機,，運用了兩年前的技術(shù)理念。即便如此,，相比較其他的已經(jīng)耳熟能詳?shù)募夹g(shù)例如工藝熔融沉積制造 (FDM),， 光固化成型（SLA），激光燒結(jié)（LS）等等,，還是吹來一陣新鮮的風(fēng),。
工作原理
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2016-5-22 12:15 上傳
圖1. 惠普Multi Jet Fusion工作臺 （圖片來源：HP Multi Jet Fusion Technology Technical White Paper）
那這臺機器到底是怎么工作的呢？從惠普發(fā)布的白皮書和最新的YouTube視頻,，還是能非常清楚的了解到,，這款機器的核心是位于工作臺上的兩個模塊，Material Coater with Energy (圖1A)和HP Thermal Inkjet Arrays (圖1B)。這兩個模塊小編分別起名叫“鋪粉模塊”和“熱噴頭模塊”,�,！颁伔勰K”顧名思義，是在工作臺上分配粉末材料用的,。這個模塊有三部分組成,，中間是鋪粉末的噴頭，兩邊是能量源,�,！盁釃婎^模塊”用來噴射化學(xué)試劑Fusing Agent 和 Detailing Agent，小編取名叫“熔融試劑”和“細(xì)節(jié)處理試劑”,，當(dāng)然這個模塊也是有能量源的,。“熱噴頭模塊”是這款打印機的亮點,，以每秒鐘每英寸3000萬滴的速度噴灑化學(xué)試劑,。
工作流程
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2016-5-22 12:16 上傳
圖2. 工作流程圖 （圖片來源：HP Multi Jet Fusion Technology Technical White Paper）
機器的工作流程是(圖2)，通過“鋪粉模塊”自上向下滑動,，在工作臺上鋪一層均勻的粉末�,！盁釃婎^模塊”從左到右噴灑化學(xué)試劑,，并通過上面的加熱源融化指定區(qū)域的材料。緊接著“鋪粉模塊”再次鋪粉,，“熱噴頭模塊”接著再次灑試劑和加熱,，循環(huán)往復(fù)直至成型�,！叭廴谠噭眹姙⒃谛枰诨膮^(qū)域,，提高材料融化的質(zhì)量和速度，而“細(xì)節(jié)處理試劑”噴灑在融化區(qū)域的邊緣,，保證邊緣表面光滑以及精確的成型,。
溫控系統(tǒng)
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2016-5-22 12:21 上傳
圖3. 閉合環(huán)路溫控系統(tǒng)（圖片來源:hp官網(wǎng)）
對于這臺機器的溫控系統(tǒng)，惠普也是特別強調(diào),�,；萜詹捎瞄]合環(huán)路溫控系統(tǒng)（圖3）。 機器頂部有加熱器和熱感攝像機,，通過測量工作臺上的上百個探測點的溫度,，來決定哪些區(qū)域需要吸收更多的熱量。工作臺上的“鋪粉模塊”和“熱噴頭模塊”都帶有能量源,，但是小編自己認(rèn)為兩個模塊的能量源起到不同的作用,。“鋪粉模塊”的能量源可以起到預(yù)熱材料的作用，降低由于溫差較大而導(dǎo)致的變形,，作用與頂部加熱器相同,。“熱噴頭模塊”的能量源起到融化成型的作用,。如此推理,，這個打印機的工作臺只是有探測溫度的功能，而沒有加熱的功能,。
乍一看,，這臺機器的原理和激光燒結(jié)很像，都是通過加熱材料來成型的,，但是激光燒結(jié)并沒有用到任何化學(xué)試劑,，是物理反應(yīng)�,；萜盏倪@款打印機用了兩種不同的試劑來增強材料的融化質(zhì)量以及成型,，這些試劑的成分是什么，發(fā)生了怎樣的化學(xué)反應(yīng),，還有待考證,。不過，總的來講還是以熔融反應(yīng)為核心,，利用化學(xué)試劑來提高打印速度和產(chǎn)品質(zhì)量,。其實惠普也知道自己的打印原理和激光燒結(jié)很像，所以在發(fā)布的視頻中做了一個比較,。下面是3分鐘的時間內(nèi)不同原理制作齒輪的時間,。
惠普3D打印機與其他工藝,相同時間內(nèi)生產(chǎn)的齒輪個數(shù) FDM：30個 激光燒結(jié)：70個 惠普MJF：1000個
彩色3D打印
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圖4.彩色打印樣品
關(guān)于彩色打印這一塊，惠普提供HP CMYK 彩色墨盒,，CMYK是cyan, magenta, yellow or black的縮寫,，分別是青色、洋紅,、紅色和黑色,。但是，惠普并沒有介紹這些彩色染料,，而是著重介紹了另一種試劑,，Transforming Agent。小編一時不知道給這個神奇的化學(xué)劑取什么名字好,，名字頗有變形金剛的感覺（Transformer）,。Transforming Agent 可以在以體素（Voxel）為單位改變產(chǎn)品的性能，比如和CMYK彩色墨盒一起使用,，可以有選擇性的給不同的產(chǎn)品區(qū)域上色,。但是不知道如果不用這種Transforming Agent, 是不是就不可以得到多種顏色的產(chǎn)品了。其他關(guān)于Transforming Agent 作用，惠普沒有說明,。
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2016-5-22 12:16 上傳
圖5.MJF技術(shù)打印紋理
總的來講,，惠普MJF 3D打印機更像是在激光燒結(jié)的原理上加了很多化學(xué)試劑，物理反應(yīng)加化學(xué)反應(yīng),，打印速度快,，打印質(zhì)量好。所謂中西醫(yī)結(jié)合療效好,，當(dāng)然,，買家支付的肯定也不是一種治療效果的錢�,；萜兆鳛槠矫娲蛴C的制造商,，已經(jīng)是領(lǐng)頭羊，相信她在3D打印的路上,，也會越走越好,。
小編依稀記得當(dāng)年應(yīng)聘惠普公司的時候，談到自己喜歡3D打印機,，HR姐姐說了一句,，我們就是做打印機的呀。希望下一次再提到惠普的時候,，我們想到的不是辦公室里放的那臺用了多年的A4紙打印機,，而是3D打印機。
PS：
最后來個小彩蛋,，惠普3D打印機視頻
參考資料 “HP Multi Jet Fusion TM Technology – A disruptive 3D printing technology for a new era of manufacture Technical White Paper”, 2015, HP Development Company
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