3D打印行業可以被描述為一個小池塘，市值數十億美元的Stratasys和3D Systems就是這個池塘裡的大魚。但池塘旁邊是一個滿是鯨魚的海洋，比如歐特克、空中客車、微軟、通用電氣等。然而幾年前，池塘和海洋之間的牆壁開始崩潰，最新進入3D打印水域的鯨魚是惠普。

在3D打印領域，惠普公司的正式進軍無疑是對這個行業和市場的一次變革，而惠普Jet Fusion 3D打印機即將在中國盛大亮相。今天就為你講解惠普與3D打印的關係，並重點介紹惠普3D打印機。

1. 惠普如何進軍3D打印？

惠普首次試水3D打印領域是2010年與Stratasys公司合作，由Stratesys為其貼牌生產惠普品牌的3D打印機，這種合作伙伴關係在2012年結束。但惠普的研發團隊並沒有停止在3D打印領域的探索。從2013年的年底開始，惠普早已計劃在2014年的年中正式進軍3D打印市場。

前惠普CEO Meg Whitman

2013年惠普的CEO梅格·惠特曼（Meg Whitman）在曼谷舉行的Canalys Channels論壇上表示，惠普在3D打印領域的主要研究重點是打印所需的時間和成本，“打印一個瓶子要花費八到十個小時。用戶可能會感到很有趣，但興趣是會隨著時間消失的。”2014年的10月6日，惠普公司迎來了歷史性的一刻。這一天該公司正式宣佈分拆為兩個獨立運行的上市實體。這兩家公司及其各自繼承的業務分割如下：

Hewlett-Packard Enterprise——將繼承原惠普的網絡、服務器、軟件和服務解決方案業務。該公司將主要集中在企業解決方案領域。

HP Inc.——將繼承原惠普的個人電腦、打印機、以及最受關注的3D打印機業務。

在當時，從惠普公司分拆兩個獨立運行的上市實體以及即將進入3D打印領域這兩件事來看，很多人並不看好惠普能夠真正進入3D打印市場。

2014年10月29日上午，惠普公司正式推出其最新的3D打印技術：多射流熔融（MultiJet Fusion）。同時還推出了全球首個獨一無二的浸入式計算平臺“Sprout”,使得3D設計也向前邁了一大步。Sprout集成了3D掃描儀、深度傳感器、高分辨率攝像頭和投影儀，用戶可以很方便地將一個實體的物品物理項目隨時加入現有的數字工作空間中。人們可以很直接地把自己的作品、工作和項目3D化。

sprout

2014年惠普宣佈將推出工業級3D打印機後，在之後這兩年的大部分時間裡惠普卻陷入了沉默，直到2016年。負責惠普公司3D打印業務的總裁宣佈稱MJF 3D打印機已經在該公司的大規模生產計劃中，並且將會在今2016年晚些時候發貨，它的零售價為10萬美元到100萬美元之間 。

2016年5月17日，惠普公司終於正式推出了備受市場期待的3D打印解決方案，而且一次推出了兩款產品，分別是HP Jet Fusion 3D 3200和HP Jet Fusion 3D 4200。其中3200主要是為快速原型而設計的，而4200則主要用於快速製造。而且這兩款產品都包括了一系列的配套工具，比如軟件、處理站和冷卻系統等。

惠普3D打印機

2. 惠普打印機成型原理

成形步驟

惠普所用的3D打印技術為多射流熔融（MultiJet Fusion），其成形步驟如下圖所示。

1. 鋪設成形粉末；

2. 噴射熔融輔助劑(fusing agent)；

3. 噴射細化劑(detailing agent)；

4. 在成形區域施加能量使粉末熔融；（注意：噴射細化劑的區域並沒有被熔融）

重複1-4直到所有的層片成形結束。

▲全套設備，從左至右依次是MJF 3D打印機、構建單元，處理站

HP打印機的核心是位於工作臺上的兩個模塊：分別叫做“鋪粉模塊”（下圖1）和“熱噴頭模塊”（下圖2）。“鋪粉模塊”是用來在打印臺上鋪設粉末材料的。“熱噴頭模塊”則是用來噴射“熔融劑”和“細化劑”這兩種化學試劑的，而該模塊正是惠普這款打印機的最大亮點 — 它能以每秒每英寸3000萬滴的量噴射這兩種試劑。

▲鋪粉模塊

▲熱噴頭模塊

實際的打印過程如下圖所示：“鋪粉模塊”會首先上下移動鋪設一層均勻的粉末。然後，“熱噴頭模塊”會左右移動噴射兩種試劑，同時通過兩側的熱源加熱融化打印區域的材料。這個過程會往復進行，直至最後打印完成。

▲熱噴頭模塊噴射兩種試劑並加熱

需要指出的是，“熔融劑”會噴射到打印的部分（即打印對象的橫截面），作用是讓粉末材料充分融化；“細化劑”則會噴射在打印區外邊緣，作用是保證打印層表面光滑，提高打印件的精細度。下面放大看看HP打印機的過程模擬：

▲鋪設粉末

▲噴射“熔融劑”（黑色）和“細化劑”（藍色）

▲最後加熱，讓粉末融化凝結

3. 惠普打印機優勢&技術限制

優勢

1. 速度快，超過普通技術的10倍。下圖就是以打印齒輪為例的速度對比，可以看到同樣耗費3小時，惠普多噴射熔融（MJF）技術足足打印出了1000個，遠超過FDM以及SLS技術。

2. 打印件質量高。下面就是一個小小驗證，用打印的橢圓形結構吊起了一輛汽車。這個結構打印只用了30分鐘，重1/4磅（約113克），卻可提起最高5噸的重量。

3. 高精度。打印機噴頭可以達到1200dpi的精度，考慮到粉末的擴散，在XY方向的精度可以達到約40微米。

技術限制

1. 材料限制：現在可用材料為尼龍12（PA12），而更多可用材料取決於HP對於細化劑的開發；對於金屬器件的打印，可能無法使用一體機，因為直接在設備內部進行燒結/熔融需要的高溫會影響電子器材包括噴頭的運行。

2. 材料汙染：在噴射了細化劑的區域，粉末並沒有被燒結，有可能造成粉末的汙染（因為這些噴射了細化劑的粉末如果被後續用在成形區域可能不會被熔融）。

3. 可選顏色：HP所用的熔融輔助劑包含了可以吸收光波的物質（可能為炭黑等深色材料），因而所展示的樣品為深色；而打印白色等淺色可能會降低能量吸收，從而會增加成形時間，有可能導致無法成形；對於全綵器件的打印，同時需要考慮色素的耐高溫能力。

如果你想了解有關惠普打印機更多的技術參數，請在微信後臺留下你的郵箱，我們會盡快發你一份詳細的惠普打印機說明書以及打印材料的說明書。