Multi Jet Fusion 3D Druck: Vorteile, Werkstoffe und Anwendungsbereiche von MJF
Das Multi Jet Fusion (MJF) 3D-Druckverfahren, entwickelt von Hewlett-Packard (HP),
ist ein 3D Druckverfahren für hochwertige, präzise Kunststoffteile in der Industrie und im Modellbau. Das Verfahren wird mit speziellen 3D-Druckern wie dem HP Jet Fusion 3D 4200 und dem HP Jet Fusion 3D 5200 durchgeführt. Die Kombination aus hoher Gestaltungsfreiheit, leistungsstarken Materialien und kurzen Bauzeiten machen das 3D-Druckverfahren zu einer effizienten Alternative zum Spritzguss. Da beim MJF-Verfahren fertigungsbedingt kein Stützmaterial notwendig ist und Oberflächen nur eine geringfügige Nachbearbeitung benötigen, eignet es sich perfekt zur Fertigung funktionaler Prototypen und Kleinserien.
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Wie funktioniert der 3D Druck?
3D-Druck, oft auch als additive Fertigung bezeichnet, ist eine fortschrittliche Methode zur Herstellung dreidimensionaler Objekte. Im Gegensatz zu konventionellen Fertigungsverfahren werden beim 3D-Druck die Bauteile schichtweise aufgebaut. Diese Produktionsmethode zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität und Gestaltungsfreiheit aus, was insbesondere bei der Entwicklung von Prototypen oder der Serienfertigung von Vorteil ist. Filigrane Prototypen, die mit konventionellen Fertigungsverfahren nur schwer realisierbar sind, können mit dem 3D-Druck präzise und detailgetreu hergestellt werden.
Was ist die Bedeutung und Definition von Multi Jet Fusion?
Multi Jet Fusion, kurz MJF, ist eine additive Fertigungstechnologie. Ähnlich wie das selektive Lasersintern (SLS) basiert MJF auf der sogenannten Pulverbettfusion, bei der Materialpartikel mit thermoplastischem Pulver und Bindemittel zu einem dreidimensionalen Objekt verschmolzen werden. Im Gegensatz zum SLS kommt beim Multi Jet Fusion allerdings kein Laser zum Einsatz. Das Pulverbett wird stattdessen in den für das Bauteil benötigten Bereichen mit Infrarotenergie und einer wärmeleitenden Flüssigkeit (Fusing Agent) erhitzt. Durch die Wärme der Lampe und dem Fusing Agent verschmelzen die Partikel miteinander und mit der darunterliegenden Schicht.
Um ein Schmelzen über den vorgesehenen Bereich hinaus zu verhindern, konturiert eine wärmehemmende Flüssigkeit (Detailing Agent) das Objekt. Dieser Detailing Agent sorgt für scharfe Konturen und eine gleichmäßig glatte Oberflächenbeschaffenheit. Durch das stete Wiederholen des Schmelzvorgangs auf allen Ebenen entsteht ein mehrschichtiges, dreidimensionales Bauteil. Im Anschluss an den Druckvorgang wird das Modell vom überschüssigen Pulver befreit. Die Multi Jet Fusion Technology ermöglicht die Fertigung von langlebigen, widerstandsfähigen Bauteilen bei kurzen Vorlaufzeiten.
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Was sind die Vorteile von Multi Jet Fusion 3D Druck?
Additives Manufacturing mit Multi Jet Fusion ermöglicht die Herstellung funktioneller und belastbarer Bauteile innerhalb kürzester Zeit. Im Bereich der additiven Fertigung ist MJF zurzeit eines der schnellsten 3D-Druckverfahren bei sehr guter Qualität und Kosteneffizienz.
MJF-Bauteile können ohne Stützstrukturen gedruckt werden, sodass sich auch komplexe Geometrien umsetzen lassen. Daneben überzeugt das Verfahren mit der Herstellung von ultra dünnen Schichten, was zu einer geringen Porosität und hohen Dichte führt. Die Bauteile besitzen eine Stabilität auf Spritzgussniveau. MJF bietet zudem eine hohe Präzision und Genauigkeit, was gerade für Anwendungen ideal ist, die höchste Qualitätsstandards erfüllen müssen. Für den Druck ist in der Regel nicht viel Equipment erforderlich, denn das Design wird einfach als Original CAD-Datei hochgeladen, geprüft und anschließend an den Drucker weitergeleitet.
In der Anschaffung sind MJF Drucker meist zwar teurer als SLS-Drucker, dafür erweisen sie sich in vielen Punkten als nachhaltig kosteneffizient. Eine wirtschaftliche Produktion ist zum einen bereits deshalb möglich, weil Infrarotlicht deutlich weniger Energie verbraucht als der Einsatz von Lasern. Zum anderen lässt sich überschüssiges Pulver nach jedem Druckvorgang aufsammeln und für spätere Drucke erneut verwenden.
Kosteneffizient ist die Fertigung mit 3D-Druckern auch deshalb, weil sie Objekte mit hoher Schichtstärke und guter Oberflächenqualität sehr schnell produzieren können. Deshalb lassen sich hochauflösende Prototypen und Kleinserien zu einem vergleichsweise geringen Stückpreis kreieren. Dieses Druckverfahren ist optimal für den Einstieg in die additive Fertigung.
Multi Jet Fusion Vorteile auf einem Blick
- Kurze Durchlaufzeiten.
- Funktionale und belastbare Prototypen.
- Hochauflösendes Design.
- Wirtschaftliche Produktion.
- Effizienter Druckprozess.
- Hohe Präzision und Genauigkeit.
- Recycling von Pulver.
- Einfaches Hochladen der 3D Daten.
Hohe Effizienz
70% Kostensenkung
Flexibel
Welche Werkstoffe werden für MJF-3D-Drucker verwendet?
Für Multi Jet Fusion Drucker sind thermoplastische Kunststoffe wie Polyamide oder Polypropylen Standard. Der thermoplastische, linear aufgebaute Kunststoff PA12 (Nylon) weist beispielsweise eine hervorragende Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit auf und besitzt wunderbare mechanische Eigenschaften. PA12 Kunststoffe können zusätzlich biokompatibel sein und für den Lebensmittelkontakt zertifiziert werden. Daneben gibt es noch weitere Werkstoffe wie PA11, das über sehr gute duktile Eigenschaften verfügt und sich bei Belastung plastisch verformt, anstatt zu reißen oder zu splittern.
MJF-Verfahren erlauben es außerdem, mehrere Materialien gleichzeitig zu verarbeiten und auf diese Weise Bauteile von komplexer Struktur zu realisieren.
Was sind die Anwendungsbereiche von Multi Jet Fusion (MJF)?
In der additiven Fertigung mit MJF entstehen 3D-Objekte mit vielen Details, schönen Designs und einer hervorragenden Stabilität. Das Verfahren wird unter anderem eingesetzt für folgende Bereiche.
- Objekte mit gleichmäßigen thermischen und mechanischen Eigenschaften.
- Bauteile mit komplexen, organischen Geometrien und detaillierten Merkmalen.
- funktionelle Prototypen und Objekte für den Endgebrauch und
die additive Fertigung von Kleinserien.
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