HP Multi Jet Fusion

Wie beim Lasersintern, wird bei diesem Verfahren mit PA12 (Polyamid 12) gedruckt. Das HP Jet Fusion Verfahren ist allerdings nicht nur ein neuer Weg PA12 zu drucken, es ist eine Technologie, welche den gesamten 3D-Druck Markt revolutionieren kann.
Im Vergleich mit dem Lasersinterverfahren kann man mittels Jet Fusion festere Bauteile herstellen. Weiterhin werden eine höhere Genauigkeit, eine höhere Auflösung und ein deutlich schnellerer Druck möglich. In den meisten Fällen sind die Kosten entweder gleich hoch oder sogar niedriger als beim selektiven Lasersintern. Durch Jet Fusion gedruckte Bauteile sind zu annährend 100 % dicht und können für Funktions- und fertige Bauteile verwendet werden.
Dank der hohen Effizienz und der besonderen Materialeigenschaften, erhöht Jet Fusion die Möglichkeiten von additiven Verfahren. Nicht nur die Herstellung von Prototypen, sondern auch die additive Herstellung von bis zu 5.000 Stück (oder mehr), ist nun wirtschaftlich.


HP Jet Fusion Schnellübersicht

Bauraum
380 x 380 x 284 mm

Produktionszeit
6 – 8 Werktage (Standard)
Kosten
$$$ (Niedrig)

Genauigkeit
~0,2 % mit einer unteren Grenze von 0,2 mm

Materialien
PA12 (HP Jet Fusion)

Weitere Rapid-Prototyping Verfahren

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Das Verfahren Jet Fusion kann man technologisch besser mit dem Polyjetverfahren vergleichen, als mit dem Selektiven Lasersintern (SLS), auch wenn es das für SLS bekannte Material PA12 (Polyamid12, „Nylon 12“) verwendet.
Bei dieser Technologie spritzt der Druckkopf eine wärmeleitende Flüssigkeit (genannt „Fusing Agent“) auf eine Schicht des Materialpulvers. Sofort nach dem Druck wird eine Hitzequelle (Infrarotlicht) eingesetzt. Die Bereiche, auf welche der „Fusing Agent“ aufgetragen wurde, werden stärker erhitzt als das Pulver ohne diese Flüssigkeit. Somit werden die erforderlichen Bereiche zusammengeschmolzen. Um es einfacher auszudrücken, der „Fusing Agent“ (Farbe: Schwarz) absorbiert mehr Energie als das überschüssige (weiße) Pulver.
Ein weiterer „Agent“ (Wirkstoff), der sogenannte „Detailing Agent“, wird zum isolieren genutzt. Er wird um die Bereiche herum aufgetragen, auf welchen der „Fusing Agent“ angebracht wurde. Dieser „Agent“ ist erforderlich um scharfe Kanten herzustellen. Dieses Ziel wird erreicht durch die Temperaturunterschiede zwischen bedruckten und ungenutzten Pulver, welches es umgibt. Ohne diesen „Detailing Agent“ würden die Kanten rund und die Details verschwimmen.
Das Leistungsvermögen dieses Systems ist erstaunlich. Jede Sekunde werden 300 Millionen Tropfen Flüssigkeit mit einer Genauigkeit von 21 µm abgegeben. Diese Genauigkeit entspricht in etwa der Hälfte von Polyjet, welches unsere genauste Rapid Prototyping Technologie ist.

Obwohl diese Technologie sehr komplex ist, hat sie signifikante Vorteile:

  • Bauteil-Dichte: Die „Agents“ decken den gesamten Modelbereich ab und verschmelzen gleichmäßig. Nach dem Verschmelzen sind die Bauteile fast zu 100 % dicht, (5 – 10 % höher als bei lasergesintertem PA12).
  • Isotropie: Im Gegensatz zu den meisten anderen additiven Fertigungsverfahren sind mit Jet Fusion gedruckte Objekte weitgehend isotrop. Das bedeutet, die Festigkeit eines Bauteils ist unabhängig von seiner Richtung. Der Grund dafür ist, dass der „Fusing Agent“ über alle Schichten verteilt wird. Damit entstehen homogen verschmolzene Teile entlang aller Achsen.
  • Geschwindigkeit: Dank der hohen Anzahl an Druckköpfen brauchen die einzelnen Schichten nur ein paar Sekunden, um gedruckt und verbunden zu werden. Der Verbindungsprozess ist in den Druckprozess eingebunden, deshalb ist auch kein zeitraubender, weiterer Schritt mehr nötig. Alles in allem ist Jet Fusion bis zu 10 Mal schneller als FDM oder Selektives Lasersintern. Mehr als 3 cm pro Stunde können gedruckt werden (Lasersintern ca. 1 cm/h), das macht Jet Fusion zu einer der schnellsten 3D-Druck Technologien.
  • Auflösung: Durch die kleinen Tropfen hat das Jet Fusion System eine Auflösung von 1200 dpi entlang der X-Y-Achse, welche jede andere additive Fertigungsmethode übersteigt. Weiterhin können, dank des schnellen Druckprozesses, kleinere Schichthöhen wirtschaftlich verwendet werden. Dadurch erhöht sich die Detailauflösung und die Oberflächenqualitiät noch einmal. Wir bei 3Faktur drucken Ihre Multi Jet Fusion Objekte mit einer Schichthöhe von 80 µm.

hp multi jet fusion Druck Verfahren Schema

Bild: HP; HP’s White Paper über die Multi Jet Fusion Technologie können Sie hier herunterladen.

Fertigung von funktionellen Kunststoff-Bauteilen

Die HP Jet Fusion Technologie verlagert den 3D-Druck von der Prototypenherstellung zur Fertigung von funktionalen Bauteilen. Diese Technologie ermöglicht die Fertigung von hohen Stückzahlen bei extrem geringen Umlaufzeiten. Die Genauigkeit, die Auflösung und die Festigkeit bleiben auf dem gleichen Level wie bei den traditionellen Fertigungsverfahren. Verglichen mit konventionellen Fertigungsverfahren, besitzt Jet Fusion Vorteile bei den Durchlaufzeiten, der Wirtschaftlichkeit und der Flexibilität:

  • Durchlaufzeiten: Für kleine bis mittel große Kunststoffteile kann eine Anzahl von 100 – 5.000 Stück pro Woche ohne Probleme produziert werden. Falls es nötig ist, kann auch eine große Anzahl von Bauteilen innerhalb eines Tages produziert werden. Dies ist i.d.R. nicht möglich bei Produktionsverfahren wie Guss oder Fräsen.
  • Wirtschaftlichkeit: Durch die hohe Geschwindigkeit und die geringen Materialkosten ist es eines der günstigsten additiven Fertigungsverfahren.
  • Flexibilität: Wenn es um die Flexibilität geht, hat die additive Fertigung signifikante Vorteile gegenüber der traditionellen Fertigung:
    • Änderungen: Veränderungen an den Bauteilen sind kein Problem, es gibt keine Werkzeuge oder Programme, welche angepasst werden müssen, die CAD-Datei ist ausreichend. Da bei dieser Technologie der Komplexität kaum Grenzen mehr gesetzt sind, ist es nicht wichtig, welche Änderungen erfolgen sollen. Selbst hochkomplexe Formen können produziert werden.
    • On-Demand Fertigung: Die Bauteile können produziert werden, wann immer sie benötigt werden, es gibt kein Werkzeug oder Prozessschritt, der geändert werden muss. Das hilft, den Lagerbestand zu minimieren.

Falls Sie Fragen zu Ihrem Projekt haben, kontaktieren Sie uns.


Funktionelle Prototypen

Obwohl Rapid Prototyping Verfahren, wie Stereolithografie oder Polyjet, sehr genaue Prototypen mit glatten Oberflächen herstellen können, haben sie dennoch ein Problem bei der Stabilität der Objekte. Dies macht sie ungeeignet für funktionelle Prototypen oder andere Bauteile, welche hohen mechanischen oder thermischen Belastungen ausgesetzt sind.
Bisher ist das meist genutzte Verfahren für den 3D-Druck von funktionellen Prototypen das selektive Lasersintern. Mit der HP Jet Fusion ist es nun möglich Bauteile zu erstellen, welche nicht nur fester sind als Lasersinterteile, sondern auch Genauigkeiten aufweisen wie bei photopolymerbasierten Verfahren (wie z. B. Polyjet oder Stereolithografie).
Vorteile:

  • Sehr haltbare Teile: Im Gegensatz zum Lasersintern erstellt Jet Fusion Objekte mit einer fast 100%igen Dichte. Weiterhin sind Jet Fusion Teile, im Gegensatz zu den meisten anderen 3D-Druck Technologien, nahezu isotrop. Das bedeutet, sie haben eine vergleichbare Festigkeit in alle Richtungen. Nicht isotrope Bauteile sind beispielsweise Teile, welche mittels FDM Verfahren hergestellt wurden, diese können leichter entlang der Z-Achse brechen.
  • Hohe Genauigkeit: Die Genauigkeit von 0,2 % (untere Grenze 0,2 mm) ist der vom Lasersintern überlegen und erreicht ein ähnliches Level wie bei Stereolithografie oder Polyjet.
  • Hohe Auflösung: HP Multi Jet Fusion druckt mit einer Auflösung von 1200 dpi und mit einer Schichthöhe von 80 µm. Damit weißt es deutlich bessere Werte auf als die meisten anderen additiven Fertigungsverfahren.

Objekte mit komplexen Geometrien

Jet Fusion ist eine der wenigen 3D-Druck Technologien, welche keine Supportstrukturen benötigt. Somit können die meisten komplexen Formen und Hinterschneidungen ohne extra Kosten produziert werden. Einschränkungen gibt es bei dieser Technologie nur bei sehr filigranen Strukturen (man benötigt eine minimale Wandstärke von 0,6 mm), bei kleinen Röhrchen oder bei internen Strukturen in denen überschüssiges Pulver nicht entfernt werden kann. In allen anderen Fällen ist nur Ihre eigene Vorstellungsgabe das Limit.

Vorteile
  • Sehr hohe Genauigkeit und Auflösung.
  • Außergewöhnlich fest und nahezu isotrop.
  • Sehr schnell und kosteneffizient.
Nachteile
  • Die Oberflächenqualität ist gut, aber rauer als bei photopolymerbasierten Verfahren (Polyjet, SLA).
  • Die gedruckten Teile sind grau, können aber ohne Probleme schwarz gefärbt werden, andere Farben müssen extra Beschichtet werden (extra Kosten).
  • Aktuell nur ein Material verfügbar (PA12).

Jet Fusion ist eine neue Technologie und wurde erst Anfang 2017 zugänglich gemacht. Deshalb gibt es mit PA12 (Polyamid 12/ Nylon) auch bisher nur ein Material. Es ist ein technischer Kunststoff, welcher in vielen industriellen Gebieten für anspruchsvolle Aufgaben eingesetzt wird.

HP erlaubt anderen Firmen ebenfalls neue Materialien zu entwickeln. Deshalb arbeiten auch Branchenriesen wie Evonic an neuen Materialien für diese Technologie. Mit PA11 und zwei Elastomeren stehen neue Materialien bereits in den Startlöchern, mit weiteren Polymeren wird in den kommenden Jahren zu rechnen sein.


Unsere Materialien

PA12 (Polyamid 12, ‚Nylon‘)

HP Jet Fusion gedrucktes PA12

Quelle: HP

Jet Fusion PA12 ist ein sehr homogener und fester Kunststoff für Prototypen und fertige Bauteile.

Farben: Grau (unbearbeitet), Schwarz (gefärbt)
Max. Größe: 380 x 284 x 380 mm
Preise: Sofortangebote erhalten sie bei unserem Online 3D-Druck Service.
Material Datenblatt: Herunterladen
Material Details: PA12 (HP Fusion Jet)

Jet Fusion 3D-gedruckte PA12 Bauteile können leicht nachbearbeitet werden. Unsere Nachbearbeitungsoptionen:

  • Glasperlenstrahlen
  • Verdichtungsstrahlen („Shot Peening“)
  • Schleifen (nicht poröse Oberflächen erlauben eine sehr hohe Oberflächenqualität)
  • Färben (Schwarz)
  • Spritzlackierung (verschiedene Farben)

Hewlett-Packard Inc. begann die Entwicklung von 3D-Druckern schon vor einigen Jahren. Die erste offizielle Vorstellung war im Jahr 2014. Zu diesem Zeitpunkt kündigte HP die Entwicklung von 3D-Druckern an und stellte einige Besonderheiten, wie die sehr hohe Geschwindigkeit oder die gute Auflösung, ihrer neuen Technologie vor. Damit gelang es der Firma, eine hohe Aufmerksamkeit zu gewinnen. Gründe hierfür waren, dass die Möglichkeiten, welche diese Technologie bietet, industrieweit als bahnbrechend eingeschätzt wurden. Man sah die Chance mit additiver Fertigung nicht nur Prototypen effizient zu produzieren, sondern auch Kleinserien.
2014 sicherte sich HP die Unterstützung von anderen Industrieriesen (bspw. Nike, BMW, Johnson & Johnson). Mit deren Hilfe wurde die Entwicklung und die Funktionalität des Druckers vorangetrieben. Nach mehreren Verzögerungen wurde im Jahr 2016 der 3D-Drucker HP Multi Jet Fusion 4200 offiziell für den nordamerikanischen Markt eingeführt. Ab Anfang 2017 gab es die ersten Maschinen auch in Europa.

HP kann bisher nur ein Material für ihren 3D-Drucker bereitstellen, deshalb wurden andere Firmen ermutigt, weitere Materialien für den Jet Fusion 4200 zu entwickeln. Es wird erwartet, dass noch mehr Materialien Ende 2017/Anfang 2018 auf den Markt kommen.

Einführungsvideo von HP; Quelle: YouTube/HP Graphic Arts.



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