ProJet

ProJet — это торговая марка (бренд), под которой компания 3D Systems Corporation (США) выпускает линейку профессиональных 3D-принтеров, работающих по технологии многоструйной печати (MJM — MultiJet Modeling, также известной как MultiJet Printing — MJP). Технология основана на послойном нанесении фотополимерной смолы и её отверждении ультрафиолетовым излучением. Принтеры ProJet ориентированы на создание прототипов, мастер-моделей, ювелирных изделий, стоматологических конструкций и функциональных деталей с высоким разрешением и гладкой поверхностью.

История

Компания 3D Systems, основанная в 1986 году Чарльзом Халлом (изобретателем стереолитографии), является одним из пионеров аддитивных технологий. В 2011 году 3D Systems приобрела компанию Z Corporation (разработчика 3D-принтеров на основе гипсового порошка) и компанию Vidar Systems Corporation (производителя медицинских сканеров). На основе наработок этих компаний, а также собственных разработок в области струйной печати фотополимерами, была создана линейка ProJet. Первые модели серии ProJet (например, ProJet 3000 и ProJet 5000) были анонсированы в 2012 году и позиционировались как альтернатива дорогим промышленным системам для малого и среднего бизнеса.

В последующие годы линейка расширялась: появились серии для стоматологии (ProJet 6000, ProJet 7000), для ювелирного дела (ProJet 1200, ProJet MJP 2500W), а также модели для литья по выплавляемым моделям (ProJet MJP 5600). В 2015 году 3D Systems представила технологию Figure 4, которая стала основой для новых моделей, но бренд ProJet остаётся одним из ключевых в портфеле компании для профессиональной печати.

Технология печати

Принцип работы

Принтеры ProJet используют технологию многоструйной печати (MJP). Процесс включает следующие этапы:

1. Нанесение материала: Печатающая головка, содержащая множество микроскопических сопел (от сотен до тысяч), наносит слой жидкого фотополимера на платформу. Толщина слоя составляет от 16 до 32 микрон (в зависимости от модели).
2. Отверждение: Каждый нанесённый слой немедленно отверждается ультрафиолетовыми лампами, встроенными в печатающую головку.
3. Нанесение поддержек: Для нависающих элементов и полостей используется второй материал — воскоподобный или гелеобразный полимер, который также наносится через отдельные сопла и отверждается УФ-светом.
4. Удаление поддержек: После завершения печати модель извлекается из камеры. Поддерживающий материал удаляется либо механически (для восковых поддержек — в печи или вручную), либо в водном растворе (для гелевых поддержек). Для некоторых моделей (например, ProJet MJP 2500W) поддержки удаляются в специальной моечной станции.

Материалы

Для принтеров ProJet используются различные типы фотополимерных смол, разработанные компанией 3D Systems:

• Стандартные пластики (VisiJet M2, M3, M5): Твёрдые, непрозрачные материалы различных цветов (белый, серый, чёрный, синий, красный). Используются для прототипирования и функциональных деталей.
• Прозрачные пластики (VisiJet M3 Crystal): Для изготовления прозрачных деталей, линз, корпусов.
• Гибкие материалы (VisiJet M2 FLEX, M3 FLEX): Эластомеры, имитирующие резину, для создания уплотнителей, рукояток, гибких прототипов.
• Высокопрочные и термостойкие материалы (VisiJet M2R, M3R, M5R): Для деталей, подвергающихся нагрузкам и повышенным температурам.
• Восковые материалы (VisiJet M3 Wax, M4 Wax): Для изготовления мастер-моделей для литья по выплавляемым моделям (ювелирное дело, стоматология).
• Биосовместимые материалы (VisiJet M2S, M3S): Для стоматологии (хирургические шаблоны, модели челюстей) и медицинских прототипов.

Классификация и модельный ряд

Линейка ProJet делится на несколько серий, ориентированных на разные задачи:

Серия ProJet MJP (MultiJet Printing)

Наиболее универсальная серия. Включает модели для прототипирования, функциональных деталей и литья.

• ProJet MJP 2500 Plus / 2500W: Настольные системы среднего размера. MJP 2500 Plus использует стандартные и инженерные пластики. MJP 2500W — специальная версия для печати восковыми материалами для ювелирного дела.
• ProJet MJP 3600 / 3600W: Более производительные модели с большей рабочей камерой (298 x 185 x 203 мм). Поддерживают широкий спектр материалов, включая гибкие и высокопрочные.
• ProJet MJP 5600: Промышленная система с самой большой камерой (518 x 381 x 300 мм). Ориентирована на серийное производство мелких деталей, литьё и создание крупных прототипов.

Серия ProJet 1200

Специализированная серия для ювелирного дела и стоматологии. Отличается очень высоким разрешением (до 32 микрон по оси Z) и гладкой поверхностью. Использует восковые и специальные стоматологические материалы. Модели: ProJet 1200, ProJet 1210.

Серия ProJet 6000 / 7000

Промышленные системы с технологией Figure 4 (ультрабыстрая печать). Отличаются высокой скоростью (до 100 мм/час по оси Z) и использованием высокопроизводительных материалов. Ориентированы на серийное производство и функциональные детали.

Применение

Благодаря высокой точности, гладкой поверхности и возможности печати сложных геометрий, принтеры ProJet нашли применение в различных отраслях:

• Прототипирование: Создание функциональных прототипов для тестирования формы, посадки и функции (Fitting & Function). Используется в автомобилестроении, авиакосмической промышленности, приборостроении.
• Ювелирное дело: Изготовление восковых мастер-моделей для литья по выплавляемым моделям. Позволяет создавать сложные ажурные украшения с высокой детализацией.
• Стоматология: Печать моделей челюстей, хирургических шаблонов для имплантации, временных коронок и мостов (из биосовместимых материалов).
• Медицина: Создание анатомических моделей для планирования операций, изготовление индивидуальных имплантатов и протезов.
• Литьё по выплавляемым моделям: Печать восковых или полимерных моделей для последующего литья металлов (алюминий, бронза, сталь, драгоценные металлы).
• Образование: Использование в учебных заведениях для обучения студентов аддитивным технологиям и прототипированию.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Высокое разрешение и точность: Толщина слоя до 16 микрон позволяет получать детали с гладкой поверхностью, не требующей финишной обработки.
• Многообразие материалов: Широкий выбор фотополимеров с различными механическими и оптическими свойствами.
• Возможность печати сложных геометрий: Благодаря системе поддержек, можно создавать детали с нависающими элементами, внутренними каналами и полостями.
• Высокая скорость печати: Технология MJP позволяет печатать несколько деталей одновременно в одной камере.
• Простота постобработки: Для большинства моделей поддержки удаляются в водном растворе или механически, без необходимости в сложных химических процессах.

Недостатки

• Высокая стоимость: Как сами принтеры (от нескольких тысяч до десятков тысяч долларов), так и расходные материалы (картриджи с фотополимером).
• Ограниченный размер рабочей камеры: Большинство моделей ProJet имеют камеру, не превышающую 500 мм в одном измерении.
• Хрупкость материалов: Фотополимеры могут быть более хрупкими по сравнению с термопластами (ABS, PLA), используемыми в FDM-печати.
• Необходимость в специализированном оборудовании: Для удаления восковых поддержек требуется печь или моечная станция.
• Зависимость от производителя: Расходные материалы (картриджи) являются фирменными и несовместимы с принтерами других брендов.

Интересные факты

• Принтеры ProJet MJP 2500W используются для печати восковых моделей для литья ювелирных изделий из золота, серебра и платины.
• Технология MJP, лежащая в основе ProJet, является одной из самых точных среди всех технологий 3D-печати полимерами.
• Некоторые модели ProJet (например, ProJet 6000) способны печатать с разрешением до 750 x 750 x 1600 DPI по осям X, Y, Z.

Источники

• 3D Systems Corporation. Официальный сайт и документация по продуктам ProJet.
• Wohlers, T. (2023). Wohlers Report 2023: 3D Printing and Additive Manufacturing State of the Industry. Wohlers Associates.
• Gibson, I., Rosen, D., Stucker, B., & Khorasani, M. (2021). Additive Manufacturing Technologies. Springer.
• Обзоры и технические статьи на порталах 3D Printing Industry, All3DP, 3Dnatives.