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Mit dem rasanten Fortschritt von Wissenschaft und TechnologieDie 3D-Drucktechnologie ist in viele Bereiche vorgedrungenund werden Sie zu einem wichtigen Bestandteil der modernen Fertigung. Unter den vielen 3D-DrucktechnologienDie Multi-Jet-Fusion-Technologie (MJF) sticht hervor und zieht die Aufmerksamkeit auf sichaufgrund seines hohen Wirkungsgrades, seiner hohen Präzision und seiner hohen Flexibilität.

In diesem Artikel wird das Funktionsprinzip der Multijet-Fusionstechnologie eingehend analysiert und deren Anwendungsbeispiele und zukünftige Entwicklungsperspektiven in der Fertigung diskutiert.

Wie funktioniert Multi Jet Fusion (MJF)?

Wenn einMulti-Jet-Fusion-3D-Druckauftragstartet, platzieren Ingenieure einen beweglichen Baustein im Inneren des Druckers. Der Drucker nimmt dann den Betrieb auf, indem er zunächst eine SchichtPulverförmiges Material, die Folgendes umfassen kannPolyamid 11 (PA 11), Polyamid 12 (PA 12) oder thermoplastisches Polyamid (TPA). Anschließend bewegt sich die Druck- und Fixiereinheit in den vorgesehenen Baubereich, wo der Tintenstrahlkopf das Fixiermittel präzise aufträgt. Nachdem die aktuelle Schicht gedruckt wurde, bewegt sich der Baustein leicht zurück, damit der Drucker mit dem Auftragen der nächsten Pulverschicht fortfahren und den Druckvorgang wiederholen kann. Nachdem der gesamte Druckauftrag abgeschlossen ist, entfernt der Bediener die Bausteine, lässt sie eine Zeit lang abkühlen und trennt dann die gedruckten Teile vom losen Pulver. Um das restliche Pulver auf den Teilen vollständig zu entfernen, werden die Bediener auch Werkzeuge wie Sandstrahlen, Luftpistolen oder Wasserpistolen für die Feinreinigung verwenden.

Was sind die wichtigsten Schritte im Multi-Jet-Fusionsprozess?

DasFunktionsprinzip der Multi-Jet-Fusionstechnologiebasiert auf der Kombination eines Pulverbetts und eines Tintenstrahldruckkopfes, wodurch der 3D-Druck von Objekten durch präzise Steuerung der Injektion von flüssigem Bindemittel und der Verschmelzung von Pulver erreicht wird. Der spezifische Prozess ist wie folgt:

1. Pulververlegung:Bevor der Druck beginnt, legt der Drucker zunächst eine dünne SchichtPolymer-Pulverauf dem Druckbett. Bei diesen Pulvern handelt es sich in der Regel um thermoplastische Kunststoffe wie Nylon PA12 usw.
2. Inkjet-Druck:EinTintenstrahldruckHead läuft auf eine Pulverschicht und sprüht dabei zwei Schlüsselmittel präzise auf: ein Fixiermittel und einen Refiner, basierend auf einem digitalen Modell des gewünschten Objekts. Das Fixiermittel wird verwendet, um die Pulverpartikel miteinander zu einer festen Schicht zu verbinden; Während der Refiner verwendet wird, um den Schmelzgrad des Pulvers einzustellen und die Formgenauigkeit zu verbessern.
3. Erwärmung und Erstarrung:Das Infrarot-Heizgerät scannt das gesamte Pulverbett und erhitzt den Bereich, in den das Fixiermittel gegeben wird, um es zu schmelzen und zu verfestigen. Dieser Prozess gewährleistet das Fixierergebnis und die Druckqualität.
4. Schichtweise Akkumulation:Nachdem eine Druckschicht abgeschlossen ist, legt der Drucker eine neue Pulverschicht auf die ausgehärtete Schicht und wiederholt die oben genannten Schritte des Tintenstrahldrucks und der Wärmehärtung. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis das gesamte ObjektSchicht für Schicht gedruckt.
5. Nachbearbeitung:Nach Abschluss des Druckvorgangs sind Nachbearbeitungsschritte wie Abkühlen, Rückgewinnung von ungeschmolzenem Pulver und Sandstrahlen zur Entfernung von Pulverresten erforderlich, um die endgültige Qualität und Leistung des gedruckten Objekts sicherzustellen.

Wie sieht der Nachbearbeitungsprozess der Multijet-Fusionstechnologie aus?

Nachbearbeitung der Multijet-Fusionstechnologieumfasst hauptsächlich die folgenden wichtigen Schritte:

• Abkühlphase:Dieser Prozess findet im Inneren des Gebäudes statt. Es ist erwähnenswert, dass HP die Moduleinheiten zwar für die natürliche Kühlung bereitstellt, die Bauelemente jedoch nicht warten müssen, bis das Pulver und die Teile vollständig abgekühlt sind, um die neue Druckaufgabe zu starten.
• Rückgewinnung von ungeschmolzenem Pulver:Wenn die Baueinheit auf eine geeignete Temperatur abgekühlt ist, wird sie in eine spezielle Behandlungsstation gefahren. Dort wird das ungeschmolzene Pulver durch ein Vakuumsystem gezogen und in einem speziellen Behälter gesammelt, um es später wiederzuverwenden.
• Entfernung von Pulverresten:Um das restliche Pulver vollständig von der Oberfläche der Teile zu entfernen, wird in der Regel Sandstrahlen, Luftinjektion oder Wasserinjektion eingesetzt. Dieser Schritt kann entweder manuell oder automatisch mit Geräten wie einer Trommel, einer Ultraschallwaschmaschine oder einer Gleitschleifmaschine durchgeführt werden.

Was sind die Vorteile von Multi Jet Fusion?

MJF ist die 3D-Drucktechnologie von HP. Er lagert Schmelzmittel und Refiner durch den Inkjet-Druckkopf auf dem Pulverbett ab, um einen hochpräzisen Druck zu erzielen. Seine Vorteile sind wie folgt:

Vorteile	Beschreibung
Fast	Das Multijet-Schmelzen kann bis zu 10-mal schneller hergestellt werden als selektives Lasersintern (SLS) und Fused Deposition Modeling (FDM) und ermöglicht so schnelle Druckaufträge.
Hohe Präzision	Durch das Sprühen von Flussmitteln und feinen Mitteln sowie den Einsatz von hochpräzisen Druckköpfen und Pulverstreusystemen ist es möglich, ein fertiges Produkt mit einer glatten Oberfläche, einer hohen Merkmalsauflösung und gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften zu erhalten.
Das Material ist umfangreich	Es kann auf eine Vielzahl von Materialien angewendet werden, einschließlich Kunststoffe wie Nylon, Metalle und Keramik, und bietet Design- und Fertigungsmöglichkeiten für ein breiteres Anwendungsspektrum.
Kosten senken	Das effiziente Mehrstrahl-Schmelzsystem und die niedrigen Rohstoffkosten senken die Kosten für 3D-gedruckte Produkte erheblich und verbessern die Wettbewerbsfähigkeit des Marktes.
Umweltschutz	Die Technologie reduziert Abfall und Energieverbrauch, was die Umweltbelastung verringert.

Was sind die Grenzen des Multi-Jet-Fusions?

ObwohlDie Multi-Jet-Fusion-Technologie (MJF) hat viele Vorteile, hat es auch einige Einschränkungen. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Analyse derEinschränkungen der MJF-Technologie:

Begrenzungen	Beschreibung
Hohe Kosten für die Ausrüstung	Da es sich im Grunde um ein Monopol von Hewlett-Packard handelt, bleiben die Kosten für den Geräteverbrauch hoch.
Die Farbe ist begrenzt	Aufgrund des Einflusses chemischer Reagenzien im Herstellungsprozess ist die Farbe der gedruckten Teile in der Regel grau oder schwarz, was die Farbwahl einschränkt.
Hohe Produktionsausfälle	Es gibt einen gewissen Verlust im Produktionsprozess, der sich auf die langfristige Garantie und die Produktionskosten des Produkts auswirken kann.

Welche Materialien werden beim Multi Jet Fusion verwendet?

Multi-Jet-Fusion-Technologie (MJF)ist im Bereich der3D-Druckaufgrund seines hohen Wirkungsgrads und seiner hohen Präzision. Bei dieser Technologie werden hauptsächlich thermoplastische Pulvermaterialien verwendet, und hier sind einige gängige Materialtypen:

Nylon 12 (PA12)

1. Funktionen:PA12 ist ein Hochleistungs-Nylonmaterial mit hoher Festigkeit, gute Abriebfestigkeit, chemische Beständigkeit und geringe Feuchtigkeitsaufnahme. Es behält eine stabile Leistung über einen weiten Temperaturbereich bei.
2. Anwendung:Geeignet für die Herstellung verschiedener Funktionsteile, wie z. B. Automobilteile, Werkzeuggriffe, Gehäuse von elektronischen Geräten usw., insbesondere dort, wo eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit erforderlich sind.

Nylon 11 (PA11)

1. Funktionen:PA11 ist flexibler als PA12, hat eine höhere Schlagzähigkeit und eine bessere Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen. Es hat auch eine gute Chemikalien- und Abriebbeständigkeit.
2. Anwendung:Geeignet für die Herstellung von Teilen, die eine hohe Flexibilität und Schlagfestigkeit erfordern, wie z. B. Rohre, Schläuche, Dichtungen usw.

Polypropylen (PP)

1. Funktionen: PP ist ein leichtes Material mit guter chemischer Beständigkeit, Hitzebeständigkeit und niedrige Kosten. Es ist leicht zu verarbeiten und hat eine gute Beständigkeit gegen Spannungsrissbildung.
2. Anwendung:Geeignet für die Herstellung verschiedener Leichtbaukomponenten wie Behälter, Verpackungsmaterialien, Automobilteile usw., insbesondere wenn Kosten- und Gewichtsreduzierung erforderlich sind.

TPU (thermoplastisches Polyurethan)

1. Funktionen:TPU hat eine gummiartige Flexibilität, eine hohe Elastizität und Verschleißfestigkeit. Es bleibt über einen weiten Temperaturbereich elastisch und verfügt über eine gute Reißfestigkeit.
2. Anwendung:Geeignet für die Herstellung von Teilen, die Elastizität, Weichheit und Verschleißfestigkeit erfordern, wie z. B. Sohlen, Dichtungen, Schläuche, Sportgeräte usw.

Was sind die industriellen Anwendungen von Multi Jet Fusion?

Die MJF-Technologie bietet ein breites Spektrum an industriellen Anwendungen, wobei die Hauptbereiche sind:

• Medizinische und prothetische Gliedmaßen:Die MJF-Technologie kann hochpräzise komplexe medizinische Geräte drucken,wie chirurgische Navigationswerkzeuge und maßgeschneiderte Implantate; Gleichzeitig können hochkompatible und leistungsstarke personalisierte Prothesenteile hergestellt werden.
• Automobiler Leichtbau:Diese Technologie wird zur Herstellung von Funktions- und Strukturteilen von Automobilen eingesetzt. Es hat die Eigenschaften einer hohen Festigkeit und eines geringen Gewichts und kann komplexe geometrische Formen entwerfen. Es eignet sich besonders für den Druck von Leichtbauteilen, die Gewichtsreduzierung von Automobilen und die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und -leistung.
• Luft- und Raumfahrt:Die MJF-Technologie ist in der Lage, hochpräzise komplexe Prototypenteile schnell herzustellen und den Produktentwicklungszyklus zu verkürzen. Gleichzeitig kann esPassen Sie verschiedene hochpräzise und langlebige Werkzeuge für die Luft- und Raumfahrt an.
• Konsumgüter:Bei der Herstellung von Schuhen druckt die MJF-Technologie langlebige und bequeme Sohlen, Einlegesohlen und Zwischensohlen und unterstützt so die personalisierte Anpassung. Darüber hinaus wird es zur Herstellung schöner und langlebiger elektronischer Produktgehäuse wie Smartphones, Tablets und Notebooks verwendet, was auch ein personalisiertes Design unterstützt.

Wie kostengünstig ist Multi Jet Fusion?

DasKosten-Nutzen-Analyse der Multi-Jet-Melting-Technologie (MJF)ist wie folgt:

Kosten

1. Hohe Materialausnutzung:Die MJF-Technologie kann eine hohe Materialausnutzung erreichen, indem sie das Schmelzen und Erstarren des Pulvers präzise steuert. Im Vergleich zu anderen3D-Drucktechnologien (z. B. SLS oder FDM)entsteht weniger Materialabfall.
2. Höhere Anfangsinvestition:Die Anschaffungs- und Installationskosten für MJF-Geräte können höher sein, einschließlich Ausrüstungskosten, Standortvorbereitung, Personalschulung usw.
3. Signifikante Wirtschaftlichkeit bei mittleren Produktionslosen:Bei mittleren Produktionschargen ist die Wirtschaftlichkeit der MJF-Technologie besonders herausragend. Durch die effiziente Druckgeschwindigkeit und die hohe Materialausnutzung können die durchschnittlichen Kosten pro Teil deutlich gesenkt werden.
4. Niedrige Nachbearbeitungskosten:Teile, die gedruckt werden mitDie MJF-Technologie hat in der Regel eine bessere Oberflächenqualitätund erfordern weniger Nachbearbeitungsschritte, wodurch zusätzliche Verarbeitungskosten reduziert werden.

Nützt

• Hohe Produktionseffizienz:Die MJF-Technologie hat eine schnellere Druckgeschwindigkeit, kann den Produktionszyklus verkürzen und die Produktionseffizienz verbessern.
• Starke Designflexibilität:Diese Technologie kann Teile mit komplexen geometrischen Formen drucken, was Designern mehr Freiheit bietet und zu innovativen Designs beiträgt.
• Starke Anpassungsmöglichkeiten:Die MJF-Technologie unterstützt On-Demand-Druck und personalisierte Anpassungen, die den spezifischen Bedürfnissen verschiedener Kunden gerecht werden können.
• Breites Anwendungsspektrum: Die MJF-Technologie hat breite Anwendungsperspektiven in der Medizintechnik, Automobil, Luft- und Raumfahrt, Konsumgüter und andere Bereiche, die den Herstellern mehr Marktchancen bieten.

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Zusammenfassung

Die Multi-Jet-Fusionstechnologie hat im Bereich des 3D-Drucks großes Potenzial und Wert gezeigtaufgrund seiner hohen Effizienz, Präzision und Flexibilität. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie und der kontinuierlichen Erweiterung der Anwendungen wird erwartet, dass die MJF-Technologie eine immer wichtigere Rolle in der Fertigungsindustrie spielen wird. In Zukunft können wir weitere innovative Anwendungen und technologische Durchbrüche auf der Grundlage der MJF-Technologie erwarten, die der Entwicklung der Fertigungsindustrie neue Dynamik verleihen.

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Häufig gestellte Fragen

1.Wie funktioniert der Mehrdüsen-Schmelzdruck?

Beim Multi-Düsen-Fusionsdruck (hier kann man sich auf Multi-Jet-Fusion beziehen, ein ähnliches Konzept wie die MJF-Technologie, aber "Multi-Düsen-Fusion" ist kein Standardbegriff) werden in der Regel mehrere Düsen gleichzeitig oder nacheinander mit geschmolzenem Material besprüht, das schnell abgekühlt und auf der Druckplattform verfestigt wird, um das gewünschte dreidimensionale Objekt zu bilden. Bei der eigentlichen Anwendung der MJF-Technologie wird das Pulvermaterial jedoch in der Regel durch eine oder mehrere Wärmequellen (z. B. Laser- oder Infrarotstrahlung) geschmolzen, anstatt durch eine Düse gesprüht zu werden. Wenn sich die Frage also auf die MJF-Technologie bezieht, dann besteht ihr Funktionsprinzip darin, Pulverschichten durch eine Wärmequelle zu schmelzen und Schicht für Schicht zu einem Objekt anzusammeln.

2.Was ist der MJF-Prozess?

Das MJF-Verfahren (Multiple Jet Fusion) umfasst im Wesentlichen folgende Schritte: (1)Vorbereitung: Verteilen Sie das Pulvermaterial auf der unteren Schicht der Druckplattform. (2) Schmelzen: Verwenden Sie eine Wärmequelle (z. B. einen Laser), um Materialien auf der Pulverschicht basierend auf den Slicing-Daten des 3D-Modells selektiv zu schmelzen. (3) Erstarrung: Das geschmolzene Material kühlt schnell ab und verfestigt sich, wodurch es eine starke Verbindung mit der darunter liegenden Pulverschicht eingeht. (4)Wiederholen: Wiederholen Sie den obigen Vorgang Schicht für Schicht, bis das gesamte Objekt gedruckt ist. (5)Nachbearbeitung: Entfernen Sie ungeschmolzenes Pulver und führen Sie die erforderliche Reinigung und Verarbeitung des gedruckten Objekts durch.

3.Wie funktioniert der FDM-Prozess?

Beim FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling) werden filamentäre Materialien (in der Regel Thermoplaste) erhitzt und geschmolzen, dann aus der Düse extrudiert und Schicht für Schicht auf der Druckplattform abgelegt, entsprechend den Slicing-Daten des 3D-Modells. Jede Materialschicht kühlt nach der Extrusion schnell ab und verfestigt sich schnell, wodurch eine Verbindung mit der darunter liegenden Schicht entsteht. Durch das Anhäufen von Schicht für Schicht entsteht schließlich das gewünschte dreidimensionale Objekt. Das FDM-Verfahren hat die Vorteile niedriger Kosten, einer großen Auswahl an Materialien und einer einfachen Bedienung.

4.Welche Materialien werden für den MJF-Druck verwendet?

Beim MJF-Druck (Multi-Jet-Fusion) werden hauptsächlich pulverförmige thermoplastische Materialien wie Nylon (PA), Polycarbonat (PC) usw. verwendet. Diese Materialien haben eine gute Fließfähigkeit und Hafteigenschaften im geschmolzenen Zustand, wodurch gedruckte Objekte eine hohe Festigkeit und eine gute Oberflächenqualität aufweisen. Darüber hinaus kann die MJF-Technologie auch einige spezielle Pulvermaterialien, wie z. B. Verbundwerkstoffe, die Metallpartikel enthalten, drucken, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

Ressource

Multi-Jet-Fusion