УФ-печать: как работает эта технология?

УФ-печать - один из главных претендентов на роль следующего большого тренда в мире аддитивных технологий. Интерес к ней растёт на глазах: моделей УФ-принтеров становится всё больше, производители наперебой выпускают новинки, а у самой технологии, по мнению многих, впереди большое будущее.

УФ-печать стоит где-то на стыке 3Д-печати и печати изображений на готовых поверхностях: в её основе - технология MJP (Material Jetting, она же MultiJet Printing), которая умеет и то, и другое. Возможности УФ-принтеров зависят от модели: одни ограничиваются печатью рисунков на готовых предметах, а самые продвинутые могут создавать объёмную рельефную текстуру и даже выращивать полноценную цветную 3Д-модель без покраски и постобработки. Разбираемся, как это работает, где применяется и какие модели сейчас определяют рынок.

Что такое УФ-печать и как она работает

В основе технологии - печатающие головки, которые по каплям наносят слои специальных чернил и фотополимерных материалов, а следом за ними проходит УФ-лампа, мгновенно отверждающая каждый нанесённый слой. Именно эта технология точечного нанесения и послойного УФ-отверждения и называется MJP / Material Jetting - по сути, тот же принцип, что лежит в основе струйной печати, только чернила застывают не за счёт высыхания, а под ультрафиолетом.

Благодаря такому устройству у технологии получается сразу три разных режима работы:

• Плоская 2Д-печать по готовой поверхности. Принтер наносит рисунок прямо на существующий предмет - чехол, кружку, лист пластика, стекло, деталь корпуса. Чернилам не нужно впитываться, поэтому печатать можно практически на любом материале.

• Рельефная 3Д-текстура. Слои чернил можно накладывать друг на друга, создавая тиснение, объёмный мазок краски или выпуклый рисунок высотой в несколько миллиметров - такой эффект часто называют 2,9Д-печатью.

• Полноценная цветная 3Д-печать. В моделях с несколькими печатающими головками (обычно это CMYK, белый, прозрачный материал и водорастворимая поддержка) принтер способен «вырастить» готовую трёхмерную модель слой за слоем - сразу в цвете, без последующей покраски. Здесь важно уточнение: многоцветные FDM-принтеры с несколькими экструдерами или системами смены филамента (AMS, CFS и подобные) тоже печатают в несколько цветов - но делают это, меняя целый филамент на границах зон или слоёв, поэтому цвета получаются раздельными областями, с чёткими переходами и отходами на пурж-башне. MJP-технология смешивает цвет на уровне отдельных микрокапель чернил в каждой точке модели - это даёт плавные градиенты, полутона и фотореалистичную детализацию.

Один и тот же принтер может переключаться между этими режимами, что и делает MJP-технологию такой универсальной: одна и та же машина способна и расписать корпус устройства, и вырастить цветной прототип или фигурку.

Где применяется УФ-печать

Диапазон применения этой технологии заметно шире, чем у обычной струйной или сольвентной печати - именно из-за универсальности по материалам и режимам работы.

• Сувенирная и рекламная продукция. Брендированные ручки, кружки, чехлы для телефонов, брелоки, флешки, значки - классический сегмент, где принтеры окупаются быстрее всего за счёт мелких и средних тиражей на заказ.

• Прототипирование и функциональные модели. Промышленный дизайн, архитектурные макеты, презентационные образцы для клиентов - там, где важно увидеть будущее изделие сразу в реалистичном цвете, без ручной покраски и дополнительных недель ожидания.

• Фигурки, миниатюры и коллекционные модели. Полноцветная 3Д-печать позволяет получить готовую раскрашенную фигурку прямо с принтера - с плавными цветовыми переходами и тонировкой, которые вручную воспроизвести сложно.

• Медицина и образование. Анатомические модели с реалистичной цветовой дифференциацией тканей, органов и структур - для обучения студентов и планирования операций.

• Упаковка и полиграфия малых тиражей. Печать на открытках, готовых коробках, тубах, бутылках и другой упаковке без необходимости в отдельных этикетках - актуально для небольших брендов и производств. 

• Интерьерная и декоративная печать. Панели, стеновые покрытия, стекло, керамическая плитка, мебельные фасады - УФ-печать позволяет наносить рисунок сразу на готовое изделие, включая объёмные и фактурные поверхности.

• Полиграфия и наружная реклама. Баннеры, вывески, таблички, постеры на жёстких основах (пластик, ПВХ, алюминиевые композитные панели) - благодаря стойкости чернил к УФ-излучению такая продукция не выгорает на солнце.

Популярные модели УФ-принтеров

Рынок делится на несколько категорий - от простых плоских принтеров до машин, способных выращивать цветные 3Д-модели.

Планшетные УФ-принтеры (flatbed)

Это основная и самая широкая категория на рынке - принтеры с рабочим столом, на который кладётся заготовка, и печатающей кареткой, которая проходит над ней. Разница между моделями - в основном в размере рабочего поля, скорости и уровне автоматизации, а не в самом принципе работы.

• На входе в сегмент - компактные настольные модели формата А3-А4 для небольших студий и предпринимателей: печатают на плоских и слегка изогнутых предметах (чехлы, кружки, значки) и остаются самым доступным по цене способом попробовать УФ-печать. Именно здесь выбор особенно широк - от бюджетных моделей до более продвинутых брендов с ПО для управления белым слоем и лаком. На российском рынке к этому уровню относятся, например, компактный Rimal UVA3 - простая начальная модель с одновременной печатью CMYK и белым в разрешении 1440 dpi, R-Jet A3-UV (в конфигурациях R-Jet-6 и R-Jet-8, отличающихся числом каналов белого и лака), а также принтеры на базе печатающих головок Epson i3200, такие как Universal NC-A3Max — они уже ближе к продвинутому сегменту и поддерживают более гибкую настройку цветового профиля.

R-Jet A3-UV                                                                         Universal NC-A3Max

• Промежуточный уровень - настольные планшетные принтеры формата А3+: компактнее и дешевле промышленных флэтбедов, но точнее и надёжнее начальных моделей. Пример такого класса - линейка Roland VersaUV LEF, принтеры, спроектированные специально под сувенирную и рекламную печать на готовых предметах.

Roland VersaUV LEF

• На верхнем уровне сегмента - крупноформатные профессиональные флэтбеды для печати на жёстких материалах большого формата: стекле, пластике, дереве, металле. Классические представители - линейки Mimaki UJF и Epson SureColor серии V (например, V7000): они рассчитаны на профессиональное использование, поддерживают печать белым и лаком, а также опциональный вакуумный стол для фиксации заготовок.

Mimaki UJF                                                              Epson SureColor

Настольные 3-в-1 принтеры

• 2Д-печать, текстура и полноцветная 3Д-печать. Отдельная и самая молодая и перспективная категория - компактные машины, которые совмещают все три режима MJP в одном корпусе. Пример - HeyGears G1X: принтер на промышленной печатающей головке Epson i3200 (3200 сопел, 8-канальная система чернил, палитра свыше 10 млн цветов), который может работать как обычный плоский УФ-принтер, наносить рельефную текстуру высотой до нескольких миллиметров, а при подключении дополнительного фотополимерного модуля - печатать полноцветные 3Д-модели объёмом до 330×420×130 мм с водорастворимыми поддержками.

• Ещё один заметный представитель класса - FlashForge CJ270, первый настольный полноцветный УФ-принтер на технологии Material Jetting: семь печатающих головок (CMYK, белый, прозрачный и водорастворимая поддержка) наносят слои толщиной до 7 микрон, а палитра также превышает 10 млн цветов. В отличие от G1X, CJ270 изначально заточен именно под выращивание цветных 3Д-моделей, а не под плоскую печать по готовым поверхностям.

FlashForge CJ270

Потребительские УФ-принтеры для дома и небольшого бизнеса

Ещё один быстро растущий сегмент - компактные машины, которые превращают профессиональную UV-технологию в понятный продукт для энтузиастов и небольших мастерских. 

• Яркий пример - eufyMake E1, позиционируемый как первый «персональный» 3Д-текстурный УФ-принтер: печатает с разрешением до 1440 DPI, поддерживает более 300 материалов - от металла и стекла до кожи и ткани, умеет наносить рельефную текстуру высотой до 5 мм (фирменная технология Amass3D), а с ротационной насадкой печатает и на цилиндрических предметах вроде кружек и бутылок. Для позиционирования на неровных и прозрачных поверхностях используются лазерные датчики высоты и встроенная камера, а система самоочистки печатающих головок JetClean снижает риск засорения сопел при редком использовании - что особенно важно для домашнего формата.

eufyMake E1

• xTool O1 Omni. Настольный принтер, который совмещает УФ-печать, УФ DTF, DTG и DTF в одной машине. Он печатает CMYK, белым и лаком на акриле, дереве, металле, стекле, керамике и ткани. Рельефная текстура достигает 7 мм, а максимальное рабочее поле составляет 330×420 мм. Для точного позиционирования есть встроенная система технического зрения. Ещё одна особенность - совместная работа с лазерами xTool в одной программе: принтер наносит цвет, а лазер вырезает контур.

Принтер выпускается в трёх комплектациях, которые нельзя заменить друг на друга:

• Single UV Edition - одна УФ-головка, печать только на жёстких материалах. Это базовый вариант.

• Dual-Head UV Edition - две УФ-головки, тоже только жёсткие материалы, но с эксклюзивными флуоресцентными и гибкими белыми чернилами.

• UV + DT Fabric Edition - одна УФ-головка и одна головка для ткани. Это единственная версия, которая печатает на одежде.

Промышленные рулонно-планшетные гибриды

Крупноформатные машины, способные печатать и по рулонным материалам (баннер, плёнка), и по жёстким листам - выбор типографий и рекламных производств с большим потоком заказов.

При выборе модели в первую очередь стоит смотреть не на бренд, а на то, какие режимы печати вам реально нужны - только плоская печать по поверхности, текстура или полноценная цветная 3Д-печать, - а также на максимальный формат и толщину заготовки, наличие белых чернил и лака и совместимость с нужным вам софтом для дизайна и раскладки.

Преимущества УФ-печати

• Универсальность по материалам - от бумаги и пластика до стекла, металла и дерева, без предварительной подготовки поверхности в большинстве случаев.

• Мгновенное отверждение - не нужно ждать, пока чернила впитаются или высохнут, готовое изделие можно упаковывать сразу после печати.

• Стойкость к внешним воздействиям - отпечаток устойчив к влаге, истиранию, выцветанию на солнце и большинству бытовых химических средств.

• Насыщенный цвет и объём - за счёт белого подслоя и многослойной печати изображения получаются яркими даже на тёмных и прозрачных основах, а рельефная печать добавляет фактуру.

• Полноцветная 3Д-печать без покраски - в моделях с расширенными возможностями цвет закладывается прямо в процесс выращивания модели, что экономит часы ручной постобработки.

• Экономичность на малых тиражах - не нужны клише, формы или отдельные этикетки: печать идёт напрямую на готовое изделие, что особенно выгодно для персонализации и заказов «от одного экземпляра».

• Экологичность процесса - УФ-чернила почти не содержат летучих растворителей, которые испаряются в воздух, как в сольвентной печати.

Не знаете, какой принтер выбрать? «Цветной мир» с радостью поможет: пишите нам. А ещё подписывайтесь на Telegram и VK, чтобы первыми узнавать об интересных новинках в мире аддитивных технологий.