Lektion 8.6UrformenKapitel 8 · Additive Fertigung

Material Jetting (PolyJet)

Spritzt Harztröpfchen und härtet sie mit UV-Licht aus (Material Jetting)

Material Jetting funktioniert wie ein Tintenstrahldrucker, aber seine „Tinte“ ist ein flüssiger Kunststoff, der unter ultraviolettem (UV) Licht aushärtet. Tausende dünner Tröpfchenschichten stapeln sich zu einem festen Objekt. PolyJet, die bekannteste Version, erzeugt Prototypen, die aussehen und sich anfühlen wie echte Produkte: farbig, klar und mit Soft-Touch in einem Druck.

Foto: Varinex, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

PolyJet-Drucker · Seitenansicht, 5 SchritteDer Druckblock ist mitten im Durchgang dargestellt; die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Die Tröpfchen jetten. Der Druckblock fährt über die Bauwanne. Seine Druckköpfe (Inkjet-Köpfe mit hunderten Düsen) feuern Tröpfchen aus Photopolymer (einem Harz, das unter Licht aushärtet) dorthin, wo die Schicht Material braucht. Verschiedene Köpfe können im selben Durchgang verschiedene Harze feuern.
Die Schicht einebnen. Eine Walze streicht die nassen Tröpfchen flach, damit jede Schicht exakt dieselbe Dicke hat.
Mit UV-Licht aushärten. UV-Lampen sitzen an beiden Enden des Blocks. Sie überfluten die frische Schicht mit ultraviolettem Licht, das sie fast augenblicklich aushärtet.
Absenken und wiederholen. Die Wanne sinkt um eine Schicht, etwa 0,016–0,03 mm, und der Block fährt seinen nächsten Durchgang. Ein Teil braucht tausende Durchgänge, daher dauern selbst kleine Teile Stunden.
Die Stützen abwaschen. Unter Überhängen haben andere Düsen eine weiche Gelstütze gejettet (vorübergehendes Material, das das Teil hält). Nach dem Drucken strahlen Sie sie mit einem Wasserstrahl weg oder weichen sie ab.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Photopolymere auf Acrylbasis: starre, gummiartige, transparente und vollfarbige Harze, dazu eine Gelstütze. Zwei Harze lassen sich Tropfen für Tropfen mischen, für Steifigkeiten dazwischen
Typische Teile: Prototypen mit Look-and-Feel, Softgrip-Griffe, klare Gehäuse, anatomische und Dentalmodelle
Bauteilgröße: Von wenigen Millimetern bis etwa 0,5 m bei den meisten Maschinen; die größten erreichen etwa 1 m
Präzision: Etwa ±0,1 mm bei kleinen Merkmalen, bis etwa ±0,2 mm über ein großes Teil
Oberfläche: Sehr glatt mit kaum sichtbaren Schichten; glänzend oder matt, je nachdem, wo die Stütze berührte
Geeignete Losgröße: Einzelstücke und kleine Serien, grob 1 bis 100 Teile
Werkzeug- und Maschinenkosten: Kein Werkzeug. Drucker kosten zehntausende bis einige hunderttausend Dollar; Harz kostet pro Kilogramm weit mehr als FDM-Filament
Geschwindigkeit: Ein handtellergroßes Teil braucht einige Stunden; eine volle Wanne läuft meist über Nacht

Stärken und Grenzen

Stärken

Starre, gummiartige, klare und farbige Materialien in einem Druck
Sehr feine Details und glatte Oberflächen direkt aus dem Drucker
Kein Werkzeug: Ein geänderter Entwurf ist nur eine neue Datei
Viele kleine Teile können sich eine Wanne und einen Durchlauf teilen

Grenzen

Teile sind schwächer und spröder als gespritzte Kunststoffe
Harze vergilben und werden im Sonnenlicht und mit dem Alter spröde
Drucker und Harze sind teuer, und Stützgel ist verschwendetes Material
Nicht geeignet für tragende oder heiße Teile

Wo es eingesetzt wird

KonsumgüterLook-and-Feel-Prototypen von Handys, Fernbedienungen und Zahnbürsten mit weichen Griffen
MedizinAnatomische Modelle zur Operationsplanung, mit weichem und hartem Gewebe in verschiedenen Materialien
ZahnmedizinDentalmodelle und Operationsschablonen
AutomobilbauPrototypen von Armaturenbrett und Innenraum mit echten Farben und Strukturen
FertigungSpritzgussformeinsätze für Kleinserien, Vorrichtungen und Lehren
Mode und DesignPrototypen von Brillen und Schuhen; direkt auf Stoff gedruckte Drucke

So erkennen Sie es

Mehrere Materialien in einem nahtlosen Stück: Ein starrer Körper wird gummiartig oder transparent, ohne Fuge oder Klebelinie.
Sehr glatte Oberflächen; Schichtlinien sind selbst an Rundungen schwer zu erkennen.
Glänzende und matte Zonen am selben Teil: Die matten Bereiche sind dort, wo das Stützgel berührte.
Vollfarbige Teile mit gedruckten Strukturen, Beschriftungen oder Farbverläufen.

Im Vergleich mit

Stereolithografie8.2härtet ebenfalls flüssiges Harz mit Licht aus, aber in einer Wanne; Jetting setzt jedes Tröpfchen einzeln, sodass sich Materialien und Farben mischen lassen.Binder Jetting8.5nutzt ebenfalls Inkjet-Köpfe, die aber Klebstoff auf ein Pulverbett jetten, statt das Teilematerial selbst zu jetten.FDM8.1viel günstiger und liefert zähere Kunststoffteile, aber mit groben sichtbaren Schichten und meist einem oder zwei Materialien.

Ansehen

Stratasys · Der Hersteller von PolyJet erklärt Tröpfchen, UV-Härtung und Stützen

Protolabs · Eine Animation von Druckköpfen, UV-Lampen und Stützgel bei der Arbeit

TriMech · Echte PolyJet-Maschinen und die Arten von Teilen, die sie herstellen

Proto3000 · Nahaufnahmen klarer, weicher und vollfarbiger gedruckter Teile

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: 3D-Druck-Verfahren — Überblick über jede Druckfamilie, einschließlich Material Jetting
Wikipedia: Objet Geometries — das Unternehmen, das PolyJet erfunden hat, und seine Druckerlinien
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Material Jetting baut Teile aus Tröpfchen flüssigen Harzes auf, Schicht für Schicht mit UV-Licht ausgehärtet.
Seine Superkraft ist das Mischen starrer, gummiartiger, klarer und farbiger Materialien in einem Druck.
Nutzen Sie es für realistische Prototypen und Modelle, nicht für feste, langlebige Teile.