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Das PolyJet 3D-Druckverfahren ist ein additives Fertigungsverfahren, das ähnlich wie ein Tintenstrahldrucker funktioniert. Hierbei wird lichthärtendes Kunstharz auf eine Bauplattform gespritzt und durch UV-Licht ausgehärtet. Der PolyJet 3D-Druck ist eine der modernsten industriell verfügbaren 3D-Druckverfahren und kann Teile mit unglaublicher Präzision und Geschwindigkeit herstellen. PolyJet ist für seine Geschwindigkeit und hervorragende Oberflächengüte bekannt. Außerdem ist das 3D-Druckverfahren in der Lage mehrere Materialien gleichzeitig zu drucken.
Wie funktioniert das PolyJet 3D-Druckverfahren?
Beim PolyJet 3D-Druck wird flüssiges Photopolymer schichtweise aufgetragen und dabei mit Hilfe einer UV-Lampe ausgehärtet. Dieser Ablauf wird so lange wiederholt, bis das gesamte Teil gedruckt wurde. Der Aufbau des Druckers ähnelt dem Aufbau eines Tintenstrahldruckers.
Der Düsenkopf besitzt mehrere Düsen, durch die das lichthärtende Kunstharz auf die Bauplattform gespritzt wird. Die verschiedenen Düsen können mit unterschiedlichen Materialien und mit Materialien unterschiedlicher Farbe ausgestattet werden. Der Ablauf des PolyJet 3D-Drucks lässt sich grob in fünf Schritte unterteilen:
- Schritt 1 – Die Düsen tragen eine einzige Schicht des Ausgangsmaterials (typischerweise ein Photopolymer) auf der Bauplattform auf, während sie sich den CAD-Daten entsprechend entlang der X- und Y-Achse vor und zurück bewegen. Die Dicken der einzelnen Schichten werden ebenfalls durch die Software festgelegt.
- Schritt 2 – Sobald die flüssigen Photopolymer-Tröpfchen aufgesprüht wurden, werden sie von zwei UV-Lampen, die sich an den beiden Seiten des Druckkopfs befinden, ausgehärtet.
- Schritt 3 – Nachdem eine Schicht des lichthärtenden Harzes gehärtet wurde, sinkt die Bauplattform in Z-Richtung ab, um für die nächste Schicht Platz zu schaffen.
- Schritt 4 – Die nächste Photopolymer-Schicht wird durch die Düsen aufgetragen. Der Vorgang wird so lange wiederholt, bis das Objekt vollständig aufgebaut wurde.
- Schritt 5 – Im letzten Schritt werden die Stützstrukturen entfernt und, falls notwendig, Nachbearbeitungsverfahren durchgeführt.
Da mehrere Druckdüsen vorhanden sind, können mehrere unterschiedliche Materialien gleichzeitig gedruckt werden. Ein Anwendungsbeispiel hierfür ist das Drucken von Stützstrukturen zeitgleich mit dem Druck des eigentlichen Teils. Andere Fertigungsverfahren, die zuerst die Stützstruktur und erst anschließend das eigentliche Material auftragen, benötigen dagegen deutlich mehr Zeit.
Materialien für den PolyJet 3D-Druck
Als eines der häufigsten eingesetzten PolyJet-Materialien bietet Xometry ein hartes Photopolymer in drei verschiedenen Farbvarianten (Schwarz, Grau, Weiß) an.
Vorteile des PolyJet 3D-Drucks
PolyJet gehört zu den zuverlässigsten, genauesten und schnellsten Fertigungsverfahren für die Prototypenentwicklung, Kleinserienfertigung und für industrietaugliche Anwendungen. Mehrere Vorteile heben den PolyJet 3D-Druck von anderen Fertigungsverfahren ab.
Mehrfarbige Teile und Multimaterial-Druck
Der größte Vorteil der PolyJet-Technologie ist die Möglichkeit, Teile aus mehreren Materialien und mehreren Farben in einem Durchgang herstellen zu können. Da die verschiedenen Düsen mit unterschiedliche Materialien und verschieden Farben ausgestattet werden können, sind sie in der Lage mehrere Materialien gleichzeitig zu drucken und sogar verschiedene Materialien miteinander zu mischen, um eine Abstufung der Materialeigenschaften zu erreichen (z.B. Übergang von einem harten Photopolymer zu einem gummiartigen, elastischen Photopolymer zur Fertigung eines Teils mit langsam ansteigender Flexibilität). Dieser Vorgang ermöglicht außerdem sogenanntes Overmolding, das Überspritzen bzw. Umhüllen eines Basisteils, zur Herstellung von Merkmalen wie rutschfesten Oberflächen oder Gummigriffen.
Einfache und schnelle Serienfertigung
Ein weiterer Vorteil der Mehrfachdüsen-Anordnung besteht in der einfachen Durchführung von Serienfertigungen. In der Zeit, die FDM oder SLA für den Druck eines einzigen Objekts benötigen, können mit PolyJet 20 Objekte gleichzeitig gedruckt werden.
Glattes Oberflächenfinish
Im Gegensatz zu vielen anderen 3D-Druckverfahren wie FDM oder SLS, erzeugt PolyJet Teile mit glatten Oberflächen, die bereits dem Erscheinungsbild und der Haptik eines fertigen Endprodukts ähneln. Dies liegt an der Kombination aus einer durch PolyJet möglichen kleinen Schichtdicke und der Qualität des Kunstharzes. Damit ist der PolyJet-Druck eine hervorragende Wahl für die Fertigung von haptischen Gegenständen, wie z.B. Joysticks und Kamerazubehör.
Ausgezeichnete Maßhaltigkeit und Auflösung
Mit PolyJet lassen sich eine Maßhaltigkeit von bis zu 0,1-0,3 mm und hochauflösende Schichten mit bis zu 16 Mikrometer erreichen. Hinsichtlich Genauigkeit und Auflösung gehört das PolyJet somit zu den besten Fertigungsverfahren. Daher ist der PolyJet 3D-Druck eine gute Wahl für die Fertigung von Prototypen, um Details mit hoher Genauigkeit herzustellen und einen guten Überblick zu liefern.
Gut für komplexe Designs
Obwohl der PolyJet-Druck Stützstrukturen einsetzt, eignet er sich für komplexe Entwürfe, da das Verfahren im Gegensatz zu SLS und MJF Kunstharz statt Pulver als Ausgangsmaterial verwendet. Der Einsatz des Kunstharzes verleiht dem Design eine gewisse Fluidität, was die Umsetzung komplexer Entwürfe und komplizierter innenliegender Merkmale erleichtert.
Weniger Materialverschwendung
Da PolyJet-Drucker Teile durch Auftragen und Härten des lichthärtenden Kunstharzes erzeugen, gibt es während des Vorgangs keine Chance für Materialverlust, der bei pulverbasierten Druckverfahren wie MJF oder SLS auftreten kann. Außerdem besteht die Möglichkeit auf Stützstrukturen zu verzichten, wenn das Modell entsprechend optimiert wird.
Nachteile des PolyJet 3D-Drucks
Neben den vielen Vorteilen, die PolyJet als 3D-Druckverfahren bietet, besitzt es auch ein paar Nachteile, die beachtet werden sollten.
Teure Technologie
Im Vergleich mit günstigeren 3D-Druckverfahren wie MJF und FDM, die ebenfalls häufig zur Prototypen-Fertigung eingesetzt werden, ist PolyJet relativ teuer.
Einsatz von Stützstrukturen
Der Einsatz von Stützstrukturen ist zwar kein Hindernis für die Konstruktion komplexer Designs, jedoch kann die Entfernung der Stützstrukturen Spuren auf der Oberfläche des Teils hinterlassen. Das Stützmaterial kann außerdem zu Veränderungen der Oberflächenqualität führen. So können Bereiche ohne Stützstruktur zum Beispiel eine glänzende glatte Oberfläche aufweisen, während die Oberfläche in Bereichen, die zuvor gestützt wurden, etwas stumpfer und rauer erscheint.
Eingeschränkte Materialauswahl
Der PolyJet-Druck besitzt eine deutlich kleinere Materialauswahl als FDM. Unter den Kunstharzen eignen sich nur die lichthärtenden Kunstharze. Daher besitzt diese Fertigungstechnologie eine sehr eingeschränkte Materialauswahl.
Xometry PolyJet 3D-Druck-Service
Xometry Europe bietet PolyJet 3D-Druck-Service online und On-Demand für 3D-Druckprojekte an, sowohl für Prototypen als auch für Serienteile. Mit einem Netzwerk aus mehr als 2.000 Partnern in ganz Europa ist Xometry in der Lage PolyJet 3D-Druckteile in bis zu 7 Tagen zu liefern. Laden Sie Ihre CAD-Dateien auf der Xometry Instant Quoting Engine hoch, um sofort ein Angebot mit verschiedenen Fertigungsoptionen für Ihren PolyJet 3D-Druck zu erhalten.
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