谷研究 l 带有自清洁防沉积系统的Xjet或可用于太阳能的3D打印

以色列Xjet的技术听起来颇具颠覆性,Xjet关键词包括:纳米射流技术、金属混合油墨、新型喷墨装置和喷射方法(高温处理)、出色的分辨率、高于SLS激光烧结5倍的速度,不仅可以3D打印金属还可以3D打印陶瓷。Xjet颇具Game Changing的派头,究竟Xjet技术层面有什么特别之处?我们看到的冰山一角的水面之下还有怎样的天地?本期,3D科学谷特别研究带有自清洁防沉积系统的Xjet。

谷研究 l 带有自清洁防沉积系统的Xjet或可用于太阳能的3D打印

Xjet的喷墨打印系统包括:能够在打印过程中相对于彼此移动的两个或更多的打印单元;具有一个或多个打印头的打印单元共同形成了头部设置;以及控制器用以控制所述打印单元的移动以在打印过程中动态地改变所述头部设置。

每秒钟喷射出上千滴“油墨”,听起来有点像大幅面数码打印 以及纺织品的打印,Xjet的特别之处在于其喷射头多次经过相同区域,每次具有小的偏移,使得每个喷嘴在若干略微不同的位置喷射。因此,给定喷嘴所形成 的打印区域会与一个或多个其它喷嘴的打印区域重叠。由于相同区域由多于一个的喷嘴打印,因此这些重叠的打印区域可以用来减轻喷射不足或完全不喷射的缺陷喷嘴的影响。因此,使用这种具有重叠打印区域的多次通 过式喷射可以使得系统即使在具有若干缺陷喷嘴的情况下仍能够形成高质量的打印。

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不过所有带喷嘴的3D打印装置都会遇到一个共同的问题,就是喷嘴的清洁问题。众所周知,在打印领域,喷墨打印机的打印头需要周期性的清洗以便清洁打印喷嘴、去除气泡,并保持打印质量。

根据3D科学谷的市场研究,Xjet开发了一种打印系统,该系统可被用于打印太阳能电池栅格状金属接触线,例如,能使得清洗时不会有清洗液体从喷嘴板(或者从打印头)滴下。

谷研究 l 带有自清洁防沉积系统的Xjet或可用于太阳能的3D打印

具体来说,是采用了毛细作用来收集打印液体,并避免打印液体从打印头滴落到打印基质。

毛细作用,也称为毛细现象,是在液体与固体材料内的分子间吸引力的结果。毛细作用的一个熟悉的例子是:干纸巾吸收液体的趋势是通过将液体吸收进入在纸纤维之间的窄开口。另一个例子是:液体在窄的管内升高的趋势。在特定液体的相似分子之间的相互吸引力被称为内聚力。内聚力产生的现象被称为表面张力。当在两个不相似材料之间(例如,液体和固体容器的边缘)存在吸引力时,该吸引力被称为共聚力。毛细作用是液体分子的共聚力的结果,那些液体分子粘附到固体材料以形成一个空间,例如,由窄管的管壁形成的空间。当容器的边缘是拉在一起变紧密时,例如拉长非常窄的管,共聚吸引力和粘附力导致液体被抽吸进入由该容器的边缘形成的空间内。

Xjet通过一个防护罩来隔离基板的热和烟气,该防护罩包括狭缝,墨水可穿过该狭缝而被分配在基板上。而且,打印头喷嘴是位于靠近与该狭缝的一个边缘,因而大部分进入该狭缝的烟气会被冷凝在喷嘴板的中央区域,正如穿过该狭缝看到的那样,而仅有小部分的烟气被冷凝在接近该狭缝的边缘。

太阳能电池是一种固态半导体装置,该装置将太阳光的能量直接转变为电能。大多数大尺寸商业化太阳能电池厂制造印刷多晶硅太阳能电池。印刷多晶硅太阳能电池具有由纤细手指组成的栅格状金属接触线,以及采用银浆喷墨打印方式印刷在前表面上的较大的汇流条。

带有自清洁防沉积系统的Xjet可用于打印太阳能电池栅格状金属接触线,可以避免在喷嘴板上形成沉积物,并去除积聚在喷嘴表面上的部分烟气以避免打印墨水喷射的偏差。

如此布局是为了商业化后的有的放矢,商业化方面,XJet在2017年推出了突破性的XJet Carmel AM System产品系列,包括Carmel 1400和Carmel 700 AM系统。 并在2017年的formnext展会上展出用于陶瓷和金属的XJet Carmel 1400增材制造(AM)系统。

Oerlikon-欧瑞康在德国Barleben的生产基地已经开始使用XJet进行现场测试。最初,XJet的增材制造系统被用来制造陶瓷部件(陶瓷氧化锆),后期该系统还将用于制造金属部件。

随着Xjet商业化的展开,可以期待其在包括保健和医疗器械、牙科、汽车、航空航天、消费品、珠宝和服饰、能源、工装、太阳能等多个应用领域逐渐获得市场的青睐。

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