Spis treści:
- 1 Podstawy technologii druku 3D MJF
- 2 Woksele - trójwymiarowe piksele
- 3 Druk MJF - przebieg procesu technologicznego krok po kroku
- 4 Druk 3D MJF - zastosowania w przemyśle
- 5 Druk 3D metodą MJF - zalety i wady technologii
- 6 Jakie materiały wykorzystuje się w technologii druku 3D MJF?
- 7 Druk 3D MJF wielokolorowy
- 8 Różnice pomiędzy metodami MJF a SLS
- 9 Drukarki 3D MJF - koszty sprzętu
Druk 3D Multi Jet Fusion, wynaleziony przez HP, szybko stał się preferowaną metodą wytwarzania przyrostowego w wielu gałęziach przemysłu. Poznaj jego zalety i zasadę działania!
Podstawy technologii druku 3D MJF
Multi Jet Fusion (MJF) jako technologia jest stosunkowo nowa na rynku drukarek 3D, ale po zaledwie kilku latach stała się wykorzystywana na skalę przemysłową. Przed wyborem tej metody druku 3D należy poznać jej wady i zalety oraz zasadę działania. W tym artykule omówimy podstawy technologii i możliwości wykorzystania druku 3D technologią Multi Jet Fusion.
Woksele - trójwymiarowe piksele
Multi Jet Fusion to technologia druku 3D wykorzystująca fuzję proszkową, która została wprowadzona na rynek przez przedsiębiorstwo Hewlett-Packard w 2016 roku. Firma wyjaśnia, że jej technologia opiera się na dziesięcioleciach inwestycji HP w druk atramentowy, materiały do natryskiwania, precyzyjną mechanikę o niskich kosztach, materiałoznawstwo i obrazowanie.
Technologia bierze swoją nazwę od wielu głowic atramentowych, które wykonują proces drukowania. Procesy ponownego powlekania materiału oraz rozprowadzania i podgrzewania środka są realizowane przez oddzielne układy głowic, które poruszają się po stole drukującym w różnych kierunkach, dzięki czemu użytkownik może niezależnie optymalizować oba procesy.
Plik cyfrowy 3D do wydrukowania jest renderowany jako woksele. Woksele są zasadniczo trójwymiarowymi odpowiednikami pikseli, na których opiera się drukowanie 2D. Podobnie jak w druku 2D, w którym piksele są drukowane lub nie, w druku Multi Jet Fusion woksele są albo wtopione w ostateczny wydruk, albo nie.
Kolejną zasadą przeniesioną z druku 2D do Multi Jet Fusion jest użycie koloru – pełnokolorowa drukarka Multi Jet Fusion może mieszać atramenty w celu uzyskania kolorowych wokseli, tak jak drukarka 2D produkuje kolor na stronie.
Nie należy mylić technologii HP Multi Jet Fusion z procesem drukowania Metal Jet stosowanym w drukarkach 3D do metalu, gdzie proces technologiczny jest bardzo podobny i wykorzystuje proszek metalowy zamiast plastiku. Technologia Multi Jet Fusion wykorzystuje wyłącznie tworzywa sztuczne.
Druk MJF - przebieg procesu technologicznego krok po kroku
W procesie drukowania Multi Jet Fusion drukarka nakłada warstwę proszku materiału na stół drukujący. Następnie głowica atramentowa przesuwa się po proszku i nakłada na niego zarówno środek utrwalający, jak i detal. Następnie po wydruku przesuwa się jednostka grzewcza na podczerwień. Obszary ze środkiem utrwalającym pozostają w postaci proszku, natomiast warstwa pod spodem się topi. Sproszkowane podzespoły łączą się ze sobą, co daje pożądaną geometrię. Eliminuje to również potrzebę modelowania podpór, ponieważ dolne warstwy wspierają te wydrukowane nad nimi.
HP twierdzi, że drukarka Multi Jet Fusion różni się od większości innych technologii druku 3D tym, że każda nowa warstwa materiału i środka jest umieszczana, podczas gdy poprzednia warstwa jest stopiona. Pozwala to na całkowite zespolenie obu warstw, zapewniając lepszą trwałość druku i drobniejsze szczegóły. Aby zakończyć proces drukowania, całe łoże proszkowe – i znajdujące się w nim drukowane części – są przenoszone do osobnego stanowiska obróbczego. Tutaj większość sypkiego, nieskondensowanego proszku jest odkurzana, co pozwala na jego ponowne wykorzystanie, dzięki czemu nie wytwarza się nadmiaru odpadów – bardzo dobry krok ku ochronie środowiska naturalnego!
Druk 3D MJF - zastosowania w przemyśle
Multi Jet Fusion to wszechstronna technologia, która znalazła zastosowanie w kilku branżach na całym świecie. Pomaga producentom we wszystkich procesach rozwoju – od prototypowania po produkcję części i projektowanie obudów wewnętrznych.
Druk 3D MJF w motoryzacji
Druk 3D MJF pomaga producentom samochodów i pojazdów obniżyć koszty produkcji części, jednocześnie zwiększając wydajność operacyjną. Hiszpański dostawca części (Continental Automotive Spain S.A.) dla sektora motoryzacyjnego wykorzystał druk MJF do opracowania chwytaka pneumatycznego, który pomógł skrócić czas obróbki nowych części. W firmie Jaguar Land Rover inżynierowie samochodowi wykorzystują technologię HP Multi Jet Fusion do produkcji wsporników i wykończenia wnętrza pojazdów produkcyjnych. Nowe centrum industrializacji dodatków firmy General Motors o powierzchni 15 000 stóp kwadratowych wykorzystuje maszyny HP MJF w zakresie druku części prototypowych, narzędzi, osprzętu i części do końcowego zastosowania.
Druk 3D MJF w technice medycznej
Korzyści płynące z drukowania 3D i produkcji cyfrowej podczas pandemii wciąż rosną – druk 3D pozwala wypełnić luki w łańcuchu dostaw i przyspieszyć proces projektowania części. Firma HP i jej globalna sieć partnerów i klientów wydrukowały ponad 5 mln części, aby zaspokoić pilne potrzeby i stworzyć nowe ekosystemy umożliwiające lokalną produkcję.
Branża medyczna i dentystyczna doświadcza eksplozji nowych aplikacji do druku 3D i masowej personalizacji. SmileDirectClub w Nashville w stanie Tennessee posiada 60 drukarek HP Multi Jet Fusion pracujących przez całą dobę przy wykonywaniu niestandardowych implantów dentystycznych.
Druk 3D MJF w produkcji dóbr konsumenckich
Wiele rodzajów towarów wymaga produkcji niewielkich ilości części o skomplikowanych kształtach. PepsiCo, jedna z głównych firm zajmujących się żywnością i napojami, przekonała się o tym na własnej skórze, gdy próbowała zaprojektować małą maskę do puszki po napojach w ramach powiązania ich produktu z filmem Czarna Pantera. Firma przetestowała różne technologie drukowania 3D, aby odtworzyć drobne szczegóły i głęboką czerń maski słynnego superbohatera. Ostatecznie technologia MJF znalazła się na szczycie dzięki wysokiej szybkości produkcji i trwałości.
HP współpracuje również z klientami z branży artykułów sportowych i okularów. Korzystając z Multi Jet Fusion, firma Oakley ogranicza etapy opracowywania produktów przy doborze swoich okularów, a także innego sprzętu sportowego.
Druk 3D metodą MJF - zalety i wady technologii
Do najważniejszych zalet druku 3D metodą MJF możemy zaliczyć takie cechy, jak:
- szybka prędkość drukowania i szybki cykl produkcyjny;
- dokładne drukowanie drobnych szczegółów;
- niski indywidualny koszt druku;
- swoboda projektowania, ponieważ nie są potrzebne żadne podpory;
- małe wypaczenia w ostatecznym druku;
- mniej odpadów dzięki recyklingowi proszku;
- możliwość produkcji kolorowych części;
- wysokiej jakości wykończenie powierzchni;
- niezmienne właściwości mechaniczne;
- wysoka odporność chemiczna;
- właściwy polipropylen HP.
Natomiast do głównych wad technologii druku 3D MJF możemy zaliczyć:
- kosztowną początkową inwestycję w drukarkę;
- brak możliwości wyprodukowania niektórych zakrzywionych, pustych geometrii;
- poplamiony, szary, bez środków barwiących produkt końcowy;
- możliwość utracenia wypukłego tekstu i elementów kosmetycznych podczas przetwarzania końcowego.
Jakie materiały wykorzystuje się w technologii druku 3D MJF?
Początkowo Multi Jet Fusion był kompatybilny tylko z proszkami Nylon PA 12. Chociaż jest to nadal najpopularniejsza opcja, zakres dostępnych materiałów poszerzył się, a nowe wciąż są opracowywane. Multi Jet Fusion jest metodą stapiania złoża proszkowego, ale nie oznacza to jednak, że wszystkie materiały kompatybilne ze złożem proszkowym będą działać z MJF. W rzeczywistości lista materiałów dla MJF jest znacznie krótsza niż dla stapiania w złożu proszkowym, częściowo dlatego, że jest to właściwy proces HP. W 2020 roku HP współpracował z BASF nad opracowaniem nowego, trwałego i odpornego na chemikalia polipropylenu.
Druk 3D MJF wielokolorowy
Szczególnie ciekawym atutem technologii Multi Jet Fusion jest możliwość tworzenia pełnokolorowych wydruków 3D z tradycyjnych drukarek atramentowych HP. Zwykła drukarka MJF (taka jak HP Jet Fusion 340) ma cztery głowice atramentowe. Podobnie jak wczesna drukarka 2D, może produkować tylko czarno-białe wydruki. Stoi to w przeciwieństwie do pełnokolorowej drukarki MJF, takiej jak HP Jet Fusion 380. Dzięki ośmiu atramentom jest w stanie wytwarzać wydruki w pełnym spektrum CMYK.
Producent twierdzi, że drukarki pełnokolorowe są przyszłościowe, dlatego są kompatybilne z wszelkimi możliwymi przyszłymi rozwiązaniami. W związku z tym zainwestowanie w drukarkę pełnokolorową może nie być złym pomysłem, nawet jeśli kolor nie jest dla Ciebie ważny.
Branże, które mogą odnieść korzyści z druku 3D w pełnym kolorze, to m.in.:
- medycyna/transplantologia;
- edukacja;
- produkcja;
- jubilerstwo;
- pomoce wizualne;
- grafika.
Różnice pomiędzy metodami MJF a SLS
Największym bezpośrednim konkurentem Multi Jet Fusion w dziedzinie druku 3D z łożem proszkowym jest selektywne spiekanie laserowe (SLS). Na pierwszy rzut oka są dość podobne – obie technologie wykorzystują ogrzewaną komorę, w której poszczególne warstwy proszku materiału są ze sobą sklejane bez potrzeby podparcia. Ale podczas gdy MJF wykorzystuje dozowane atramentowo środki i element grzejny, SLS łączy warstwy razem za pomocą ukierunkowanej wiązki laserowej.
Rozdzielczość druku 3D metodą MJF
Drukarki MJF drukują w warstwach o grubości 0,0003 cala 80 mikronów z dodatkowym rozmiarem rozmiaru 0,02 cala (0,5 mm). To znaczy, że mogą wytwarzać drobniejsze szczegóły powierzchni niż SLS, która ma wielkość elementu 0,03 cala (0,75 mm).
Grubość ścianek w druku 3D metodą MJF
MJF ma minimalną grubość ścianki 0,02 cala (0,5 mm), podczas gdy SLS może wytwarzać ściany o grubości 0,04 cala (1 mm). W związku z tym, jeśli wymagane są cieńsze ściany, lepiej zdecydować się na SLS.
Dalsze prace badawczo-rozwojowe nad filamentami do druku 3D MJF
Jak wspomniano, Multi Jet Fusion jest obecnie ograniczony pod względem materiałów. SLS ma znacznie większy katalog kompatybilnych materiałów, dlatego warto wybrać tę technologię, jeśli wymagane są materiały specjalne. Nowe materiały dla Multi Jet Fusion są jednak w trakcie opracowywania, więc ta sytuacja może się zmienić w każdej chwili. Dodatkowo części z nadrukiem MJF zapewniają wyższą wytrzymałość na rozciąganie niż SLS i mają lepsze właściwości mechaniczne. W tym miejscu do gry wkracza również kolor. SLS zapewnia bardziej spójny kolor powierzchni bez dodatkowych produktów, chociaż zdolność MJF do drukowania w pełnym kolorze CMYK może zniwelować szarość niezadrukowanego wydruku.
Objętość wydruku
W objętości kompilacji nie ma konkurencji. Metoda MJF przeważa nad metodą SLS pod względem czasu drukowania, umożliwiając wyprodukowanie kilku wysokiej jakości wydruków w czasie potrzebnym na wykonanie jednego wydruku przez SLS.
MJF czy SLS – co wybrać?
Większość firm zajmujących się drukowaniem 3D zaczęła polecać MJF zamiast SLS. Ostateczny wybór sprowadza się jednak do wymagań projektu. Dlatego przed podjęciem ostatecznej decyzji należy ocenić swoje potrzeby.
Drukarki 3D MJF - koszty sprzętu
Jeśli Multi Jet Fusion jest technologią druku 3D, która spełnia Twoje wymagania, wówczas warto zainteresować się zakupem odpowiedniej drukarki. Ponieważ jest to zastrzeżona technologia opracowana przez HP, nic dziwnego, że obecnie dostępne na rynku drukarki MJF są produkowane tylko przez tę firmę. Technologia MJF jest przede wszystkim ukierunkowana na branżę, dlatego drukarki 3D MJF mogą być zbyt kosztowne (od 50 tys. dolarów za samą drukarkę), zwłaszcza w przypadku mniejszych operacji. Warto więc zlecić wydruk zewnętrznemu wykonawcy. Wiele firm nabywa maszyny Multi Jet Fusion i jest przygotowanych do drukowania niemal każdego wysłanego pliku. Łatwym sposobem na wybór odpowiedniego zewnętrznego usługodawcy jest skorzystanie z platformy porównywania cen druku 3D Craftcloud.
2 Responses
W poniższy tekście wkradł się błąd mianowicie 0,02 cala to 0.5 mm a nie 50″Grubość ścianek w druku 3D metodą MJF
MJF ma minimalną grubość ścianki 0,02 cala (50 mm), podczas gdy SLS może wytwarzać ściany o grubości 0,04 cala (1 mm). W związku z tym, jeśli wymagane są cieńsze ściany, lepiej zdecydować się na SLS.”
Dziękujemy za czujność!