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Die neue 3D Druck-Technologie – Multi Jet Fusion

In unserem letzten Newsbeitrag hatten wir Ihnen die sensationelle neue Art des 3D Drucks vorgestellt, wie sie im HP Jet Fusion 3D 580/380 Color zum Einsatz kommt. Ganz kurz zusammengefasst lassen sich mit diesen Geräten Bauteile und Modelle nicht nur wesentlich schneller als bisher drucken, sondern auch mit einer unerhörten Genauigkeit und einer äußerst geringen Porosität der Oberflächen.

Die Fähigkeit zum Drucken in Vollfarbe kommt noch dazu. Man kann einfach nur staunen, wenn man im Ergebnis schon nach wenigen Stunden ein fein ziseliertes Modell in Händen hält, das in vielen verschiedenen Farben glänzt. Die 580/380 Color Serie verbraucht dabei verhältnismäßig wenig Material, denn nach Abschluss des Druckvorgangs werden bis zu 80% des eingesetzten Polyamids automatisch zurückgewonnen und können für weitere Druckaufträge eingesetzt werden.

Damit sollen sich die Kosten um bis zu 65% pro Werkstück senken lassen. Möglich wird das neue Druckverfahren durch eine rechnerisch gesteuerte volle Voxel-Kontrolle, also eine Kontrolle der jeweiligen Gitterpunkte des dreidimensionalen Grids in der Konstruktion. Schon während des Druckvorgangs können bis zu 8 unterschiedliche Agents also Materialarten eingesetzt werden, die beim selben Bauteil den “Einbau” unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften an unterschiedlichen Stellen erlauben.

 

Die Funktionsweise der Multi Jet Fusion 3D Drucker

Aber wie funktioniert dieses Multi Jet Fusion eigentlich, und was unterscheidet es von den bisher bekannten Verfahren wie dem FDM (Fused Deposition Modeling) oder der SLA (Stereolithografie)? Wenn man sich die entscheidenden Aspekte der Multi Jet Technologie näher betrachtet, wird man sofort daran erinnert, wieviel Erfahrung HP in der Entwicklung und der Produktion von 2D Tintenstrahl Druckern besitzt.

Das neue Verfahren scheint eher aus dieser Art der Drucktechnik weiterentwickelt worden zu sein. Es verzichtet zum Beispiel gänzlich auf den LASER Einsatz. Dennoch erreicht der Druck eine 10-mal höhere Geschwindigkeit als bei herkömmlichen Druckern. Die eingesetzten Düsen versprühen mehr als 20 Millionen winzigster Tropfen des Polyamids pro Sekunde pro Zoll Arbeitsbereich. HP bietet speziell entwickelte eigene Pulver an, die je nach Einsatzzweck extrem variierende Eigenschaften aufweisen.

Ob äußerst elastisch oder extrem belastbar, HP zeigt in seiner Werbung einige fulminant wirkende Beispiele für die Leistungsfähigkeit der gedruckten Bauteile. So druckt ein Multi Fusion Jet in nur dreißig Minuten ein Kettenglied aus Kunststoff. Das Kettenglied wiegt seinerseits nur etwas über 100 Gramm, ist aber in der Lage mehr als 4,5 Tonnen zu heben.

 

Was passiert beim eigentlichen 3D Druckvorgang?

Der Bauraum des Multi Jet Fusion Druckers wird mit dem Pulver gefüllt. Die Düsen tragen nun hintereinander zwei unterschiedliche Agents, also spezielle Bindungs-Flüssigkeiten auf. Die erste ist stark thermisch leitend und bindet die Pulvermoleküle in der konstruierten Form aneinander. Die zweite Flüssigkeit ist ein thermischer Hemmer, der die Wärmeleitfähigkeit unterbindet. Sie wird zur Stabilisierung an den Rändern des jeweiligen Formstücks aufgesprüht.

Die Schichten werden jeweils mit starken Infrarotquellen miteinander verschmolzen. Der Mix dieser beiden Agents sorgt auf der einen Seite für hervorragende Materialeigenschaften in der jeweils gewünschten Weise, andererseits schafft die zweite Flüssigkeit eine ausgezeichnet glatte Oberfläche mit scharfen und fein definierten Kanten. Im Gegensatz zum Selektiven Lasersintern (SLS) kann jedoch die Einwirkzeit der Energiequelle Infrarot länger auf das Material einwirken, womit eine intensivere Verbindung der Moleküle erreicht werden kann.

Mit den beiden Basic Agents können dabei, wie gesagt, bis zu 8 verschiedene Agents insgesamt eingesetzt werden und z.B. die Färbung und weitere Materialeigenschaften steuern. Die Wandstärke einer einzelnen Schicht des Materials beträgt dabei nur 0,08 mm, also 80 Mikrometer. Die minimale Wandstärke eines fertigen Bauteils sollte um 1,0 mm liegen. Der Druckkopf erreicht eine Auflösung von 1.200 dpi.

Das in den Bauraum eingesetzte Polyamid trägt als Masse während des Drucks die einzelnen Bestandteile des Modells selbst, daher kann auch die Stützkonstruktion verzichtet werden. Die 300er Serie und die 500er Serie der HP Multi Jet Fusion Drucker unterscheiden sich dabei in der Bauraumgröße. Der 300er Drucker erreicht 254 x 190 x 248 mm, während der 500er mit einer Volumen von 332 x 190 x 248 mm um einiges größere Modelle schaffen kann.