Multi Jet Fusion

Das Verfahren

Multi Jet Fusion (MJF) ist ein neues pulverbasiertes 3D-Druck-Verfahren, mit dem hochauflösende und präzise 3D-Objekte mit geringer Porosität und hoher Oberflächengüte produziert werden. Im Gegensatz zum selektiven Lasersintern (SLS) wird beim MJF vollständig auf den Einsatz von Laserstrahlung verzichtet. Stattdessen wird der Druck über einen Inkjet-Druckkopf realisiert, der zwei Binderflüssigkeiten auf das Pulverbett aufbringen.

Infrarotlicht statt Laserstrahlung

Beim Multi Jet Fusion (MJF) werden Infrarot-Lampen als Energiequelle verwendet, um die Druckoberfläche zu belichten. Der Fusion Agent, eine wärmeleitende Flüssigkeit, wird mithilfe des Druckkopfs auf die Pulverpartikel aufgebracht. Durch die Aufnahme der Wärme der Lampen verschmelzen die Partikel miteinander und mit der darunterliegenden Schicht. Um zu verhindern, dass die Partikel über den vorgesehenen Bereich hinaus verschmelzen, wird eine wärmehemmende Flüssigkeit (Detailing Agent) um die Kontur des Bauteils aufgetragen. Auf diese Weise entstehen 3D-Drucke mit einer gleichmäßigen und glatten Oberfläche.

Vorteile

Hohe Baugeschwindigkeit
Bauteile erreichen eine hohe Dichte und geringe Porosität
Ideal für die schnelle Herstellung von Prototypen mit funktionalen und mechanischen Eigenschaften
Vollfarbige Bauteilfertigung möglich

Materialien

Polyamidische-Kunststoffe (PA) zeichnen sich als langzeitstabile und mechanisch belastbare Werkstoffe aus. Sie weisen zudem eine hohe Beständigkeit gegen viele Chemikalien auf. Diese Kunststoffe sind in nahezu allen Farben erhältlich. Wir stellen auf Wunsch mediendichte Objekte her. Zusätzlich zu ungefüllten Kunststoffen nutzt PROTIQ auch gefüllte, weiche und hoch temperaturstabile Kunststoffe.

PA12 (PA2200)

Eigenschaften

Das auf Polyamid 12 basierende Feinpulver wird häufig als Substitutionswerkstoff für Spritzgießwerkstoffe eingesetzt sowie für voll funktionsfähige Bauteile. Eine etwas raue Oberfläche ist charakteristisch für Objekte aus PA2200.

Farbe	weiß
Preis	2/10
Genauigkeit	4/10
Stabilität	4/10
Flexibilität	7/10
Oberfläche	6/10
Haptik	rau, leicht

Innovation in Weiß

Im Multi Jet Fusion (MJF) Verfahren war es in der Vergangenheit nicht möglich, weißes Material zu verarbeiten – bis jetzt. Mit den neuen Anlagen von HP erweitern sich die Anwendungsmöglichkeiten des MJF-Drucks erheblich, da mit diesen nun auch die Herstellung von weißen Bauteilen möglich ist, die optisch in vielen Branchen bevorzugt werden. Besonders für das Prototyping und die Produktion von Fertigteilen stellt dies eine wertvolle Erweiterung dar.

Weißes PA12 im Multi Jet Fusion-Verfahren kombiniert die bekannten Vorteile des Materials, wie etwa lange Haltbarkeit und hohe Flexibilität, mit der neuen Farboption. Mit weißem Ausgangsmaterial ist nun auch das Färben und Lackieren in leuchtenden Farben möglich, wodurch es in verschiedensten Einsatzbereichen an Bedeutung gewinnt.

Zum Beitrag: "Innovation bei PROTIQ: Multi Jet Fusion mit weißem PA12" >

Multi Jet Fusion in der Anwendung

Die Multi Jet Fusion-Technologie (MJF) zeichnet sich durch ihre Fähigkeit aus, funktionelle und belastbare Prototypen in kürzester Zeit herzustellen. Mit einer Baugeschwindigkeit von bis zu 3 cm Objekthöhe pro Stunde ist es aktuell eines der schnellsten 3D-Druckverfahren. Für die additive Fertigung ist die rekordverdächtige Bauzeit ein richtungsweisender Fortschritt, denn Maschinenzeit bildet in der Produktion noch immer einen der wesentlichen Preisfaktoren.

Wirtschaftlicher produzieren dank verkürzter Durchlaufzeit

Um Kosten zu reduzieren, werden 3D-Drucke häufig mir erhöhter Schichtstärke produziert, was jedoch auf Kosten der Oberflächenqualität geht. Je dicker die Schichten gedruckt werden, desto stärker ist der sogenannte Treppenstufeneffekt sichtbar. Mit der Multi Jet Fusion-Technologie können dank schnellerer Druckvorgänge und damit verbundener kürzerer Maschinenzeiten auch sehr feine Schichtstärken wirtschaftlich produziert werden. Auf diese Weise entstehen hochauflösende Prototypen und Kleinserien zu einem vergleichsweise niedrigen Stückpreis.

Hochauflösende und besonders stabile 3D-Objekte

Neben der deutlichen Zeitersparnis punktet das Multi Jet Fusion-Verfahren durch hervorragende Bauteilqualität: Mit 1.200 dpi erreichen die Anlagen auf der X-Y-Achse eine Auflösung, mit der Objekte auf Spritzguss-Niveau gefertigt werden können. Jede Sekunde werden auf dem gesamten Arbeitsbereich bis zu 30 Millionen Tropfen der Binderflüssigkeiten aufgetragen, wodurch der Fusion Agent das Objekt vollständig durchdringt und die Schichten besonders homogen miteinander verschmelzen. Dadurch erhalten die finalen 3D-Objekte eine gleichmäßige, von der Baurichtung weitestgehend unabhängige Stabilität.

Technische Informationen

Wanddicken ab 1 mm
Schichtdicke 70 - 100 µm
Durchgefärbte Bauteile
Bauteile bis 400 mm x 300 mm x 400 mm
Toleranzen: +/- 0,7 %, min. 0,1 mm

Einschränkungen

Leicht raue Oberfläche (bedingt durch Pulverkorngröße)
Mittlere Detailabbildung

3D-Objekte aus temperaturbeständigem Kunststoff

Der hochwertige thermoplastische Kunststoff PA 12 eignet sich besonders für das Multi Jet Fusion-Verfahren. Er ist temperaturbeständig und verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften, was ihn zu einem bevorzugten Material in der additiven Fertigung macht. Mit dem Open Plattform-System von Multi Jet Fusion werden zukünftig auch viele weitere Werkstoffe zur Verfügung stehen.

Farbige Multi Jet Fusion-Bauteile

Bauteile, die mit dem Multi Jet Fusion-Prozess hergestellt wurden, können grundsätzlich eingefärbt werden. Dabei gibt es jedoch ein einige Details zu beachten:

Graue Bauteile: Standardmäßig sind Bauteile, die im Multi Jet Fusion Verfahren gefertigt werden, in der Grundfarbe grau. Es können nachträgliche Färbeverfahren angewendet werden, um die Oberfläche zu veredeln. Die Farben sind dabei jedoch nicht kräftig leuchtend und können einen leicht gedämpften Eindruck machen. Außerdem ist die Farbauswahl eingeschränkt, sehr helle und knallige Farben sind nicht möglich. Besonders gut lassen sich die Bauteile schwarz einfärben.

Weiße Bauteile: Mit den neuen 3D-Druckern der HP Jet Fusion Serie können auch weiße Bauteile gedruckt werden. Die weißen Bauteile können auch in hellen oder leuchtenden Farben eingefärbt werden, wie es beispielsweise auch bei Bauteilen aus dem selektiven Lasersintern der Fall ist.

Vollfarbdruck: Im Multi Jet Fusion Verfahren ist es möglich, vollfarbige Bauteile herzustellen. Der vollfarbige Prozess bietet sehr große Designvielfalt und eine schnelle Durchlaufzeit, nachgelagerte Färbeschritte entfallen. Darüber hinaus ist es möglich, die Bauteile direkt mit unterschiedlichen Farbschichten zu fertigen, die zum Beispiel als Indikator für Abreibung genutzt werden können. Nachteil dieser Methode ist die kostenintensivere Herstellung im Vergleich zum einfarbigen Druck.

Vollfarbdruck (Foto: ProtoWerk4D GmbH)