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Was ist Multi Jet Fusion?
HP Multi Jet Fusion (MJF) ist eines der weitverbreitetsten 3D-Druckverfahren zur Fertigung hochpräziser und langlebiger Teile. Im Vergleich mit ähnlichen Pulverbett-basierten Fertigungsverfahren wie selektivem Lasersintern (SLS) sind MJF-Drucke bei großen Stückzahlen kostengünstiger. MJF wird sowohl zur Prototypen-Entwicklung als auch zur Fertigung von Produkten für die Endanwendung (einer unserer Kunden hat zum Beispiel eine Fahrradhalterung für Apple AirTag herausgebracht) eingesetzt.
Wie funktioniert Multi Jet Fusion?
Multi Jet Fusion (MJF) ist ein industrielles 3D-Druckverfahren, das belastbare und präzise Kunststoffteile erzeugt. Dabei wird Kunststoffpulver Schicht für Schicht mithilfe von Flüssigkeiten und Wärme miteinander verschmolzen. Der Prozess umfasst fünf Hauptschritte: Pulverschichtung, Auftragen der Flüssigkeiten, thermisches Verschmelzen, erneute Beschichtung und Pulverentfernung.
Wie MJF funktioniert – Multi Jet Fusion im Überblick
1. Pulverschichtung
- Eine dünne Schicht Polymerpulver wird gleichmäßig auf der Bauplattform verteilt.
- Die Baukammer wird auf eine Temperatur knapp unter dem Schmelzpunkt des Materials erhitzt.
2. Auftragen der Flüssigkeiten
- Ein Tintenstrahl-Druckkopf trägt zwei Flüssigkeiten gezielt auf bestimmte Bereiche auf:
- Fusing Agent markiert die Bereiche, die verschmolzen werden sollen.
- Detailing Agent definiert feine Strukturen und verhindert ungewolltes Verschmelzen.
3. Thermisches Verschmelzen
- Eine Infrarotheizeinheit fährt über die Baufläche.
- Nur die mit Fusing Agent markierten Bereiche werden selektiv geschmolzen und verbunden.
- Das Ergebnis sind Bauteile mit gleichmäßigen, isotropen mechanischen Eigenschaften.
4. Erneute Beschichtung
- Die Bauplattform senkt sich um ca. 80 Mikrometer ab.
- Eine neue Pulverschicht wird aufgetragen und der Vorgang wiederholt sich, bis das Bauteil vollständig aufgebaut ist.
5. Abkühlung und Pulverentfernung
- Der gesamte Bauraum kühlt innerhalb des Druckers kontrolliert ab.
- Das umliegende, ungeschmolzene Pulver wird entfernt und kann wiederverwendet werden.
- Stützstrukturen sind nicht erforderlich, da das Pulver die Teile während des Drucks stabilisiert.
Nach dem Druck können die Bauteile nachbearbeitet werden – z. B. durch Strahlen, Einfärben oder chemisches Glätten (Vapor Smoothing), um die Oberfläche zu verbessern oder farblich anzupassen.
Werkstoffe für den Multi Jet Fusion 3D-Druck
Die Materialien, die für den MJF 3D-Druck verwendet werden können, lassen sich in zwei Gruppen einteilen:
- Starre Kunststoffe: Nylon PA11, Nylon PA12, PP
- Flexible Kunststoffe: Estane 3D TPU M95A
Vorteile des Multi Jet Fusion 3D-Drucks
MJF gehört zu den beliebtesten 3D-Druckverfahren für Prototyping, Kleinserienproduktion und aufgrund seiner guten Skalierbarkeit auch für die mittelgroße Serienfertigung. Das Verfahren bietet einige Vorteile, die es zu einer einzigartigen 3D-Drucktechnologie machen.
MJF benötigt keine Stützstrukturen
Da das MJF 3D-Druckverfahren zu den Pulverbett-basierten additiven Fertigungsverfahren zählt, müssen der Konstruktion keine Stützstrukturen hinzugefügt werden. Während des Druckvorgangs sind alle Hohlräume und Leerstellen mit losem Pulver gefüllt. Daher sind Multi Jet Fusion-Drucke selbsttragend. Multi Jet Fusion ist bei komplexen Teilen häufig die beste Lösung, da mit diesem Verfahren auch komplexe Modelle gedruckt werden können, während bei alternativen Verfahren wie FDM diese komplexen Modelle oft in mehrere Teile aufgeteilt werden müssen.
MJF stellt die Teile direkt in der gewünschten Farbe her
Multi Jet Fusion gehört zu den wenigen Verfahren, die in der Lage sind technische Kunststoffe (Nylon 12) in Vollfarben zu drucken. Mit Hilfe des MJF-Druckverfahrens lassen sich funktionale Teile in Vollfarben drucken, ohne dass Abstriche bei den optomechanischen Eigenschaften des Teils gemacht werden müssen. Da es sich um eine indirektes 3D-Druckverfahren handelt, können mit Hilfe des Voxel-Kontrollsystems Teile des gesamten Farbspektrums hergestellt werden und eine deutlich höhere Genauigkeit bei der Farbwiedergabe erreicht werden.
MJF-Teile besitzen gute physikalische und mechanische Eigenschaften
Multi Jet Fusion ermöglicht das Drucken von ultradünnen Schichten (80 Mikrometer). Dies führt zu einer niedrigen Porosität und hohen Dichte, was wiederum Teile mit hoher Auflösung und guter Maßhaltigkeit ermöglicht. Die Oberflächenbeschaffenheit der mit MJF gedruckten Teile ist ebenfalls sehr gut. Diese Eigenschaften machen das Multi Jet Fusion-Druckverfahren ideal für funktionale Prototypen und für die Kleinserienfertigung von Endprodukten. Das MJF 3D-Druckverfahren erzeugt isotrope Teile mit hoher Festigkeit und in alle Richtungen konsistente Eigenschaften.
Multi Jet Fusion bietet ein gutes Preis-Leistungsverhältnis
Obwohl FDM teilweise die kostengünstigere Wahl ist, sind die MJD-Teile bei fast gleichem Preis den FDM-Teilen hinsichtlich der Maßhaltigkeit und den mechanischen Eigenschaften deutlich überlegen. Die Kosten für die Färbung und Oberflächenveredelung sind außerdem geringer, da die Teile bereits in der gewünschten Farbe und mit guten Oberflächeneigenschaften direkt aus dem Drucker kommen, ohne dass weitere Nachbearbeitungsschritte notwendig sind.
MJF besitzt kurze Vorlaufzeiten
Das MJF-Verfahren ist bezüglich der Druckgeschwindigkeiten vergleichsweise schnell und sogar schneller als SLS. Da das pulverförmige Material leicht erhältlich ist und gleichzeitig mehrere Teile gedruckt werden können, ist das Verfahren für große Stückzahlen besser geeignet als die meisten anderen 3D-Druckverfahren. Daher wird MJF auch häufig für die Fertigung mittelgroßer Serien verwendet.
MJF erzeugt weniger Abfall
Bei den meisten MJF 3D-Druckern kann mehr als 50% des Materials nach dem Druck wiederverwendet werden. Dies wird durch eine Bearbeitungsstation ermöglicht, die übriggebliebenes Material einsaugt, das dann anschließend erneut verwendet werden kann. Weniger Abfall führt außerdem zur Erhaltung des Pulvers und einer geringeren Umweltbelastung.
Nachteile des Multi Jet Fusion 3D-Drucks
Neben den Vorteilen, die MJF bietet, gibt es auch ein paar typische Nachteile des MJF-Verfahrens.
MJF besitzt eine begrenzte Materialauswahl
MJF kann nur mit Nylon-Pulvern (PA 11, PA 12), PP und TPU arbeiten, während FDM eine deutliche größere Materialauswahl bietet (ABS, PETG, PLA, usw.). Außerdem sind andere Druckverfahren auch kompatibel mit lebensmittelechten Werkstoffe. Falls die Anforderungen durch eines der für MJF verfügbaren Materialien erfüllt werden, ist MJF eine gute Lösung.
MJF-Teile besitzen eine rauere Oberfläche
Mit MJF gefertigte Teile besitzen zwar eine gute Oberflächenqualität, die Oberfläche ist jedoch rauer als die Oberfläche von Teilen, die mit teureren Verfahren wie Stereolithographie oder Polyjet gefertigt wurden. Die MJF-Teile können zwar nachbearbeitet werden (Media Tumbling oder Vapour Fusion), um eine Verbesserung der Oberflächenqualität zu erreichen, diese zusätzliche Veredelung führt jedoch zu einer Erhöhung der gesamten Bearbeitungsdauer und der Fertigungskosten.
Xometry MJF 3D-Druck-Service
Xometry Europe bietet Dienstleistungen im Bereich Multi Jet Fusion für 3D-Druck-Projekte on-demand an, von Prototyping bis hin zur Serienproduktion. Mit einem Netzwerk aus mehr als 2.000 Partnern in ganz Europa ist Xometry in der Lage MJF 3D-Druckteile in bis zu 3 Tagen zu liefern. Laden Sie Ihre CAD-Dateien auf unserer Plattform für Sofortangebote hoch, um sofort ein Angebot mit verschiedenen Fertigungsoptionen für Ihren MJF 3D-Druck zu erhalten.
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