Material-Jetting – MJ, NPJ, DOD

Das 3D-Printing-Verfahren Material-Jetting wird häufig mit dem standardmäßigen 2D-Tinten-Jetting-Prozess verglichen. Durch die Verwendung von Photopolymeren, Metallen oder Wachsen, die sich bei Licht- oder Wärmeeinwirkung (ähnlich wie bei der Stereolithografie) verfestigen, wird sichergestellt, dass physische Objekte schichtweise aufgebaut werden. Beim Material-Jetting-Fertigungsprozess können verschiedene Materialien im selben Teil in 3D gedruckt werden.

Beim Material-Jetting wird ein Photopolymer aus Hunderten winziger Düsen in einem Druckkopf ausgegeben, um ein Teil Schicht für Schicht zu erstellen. Auf diese Weise kann beim Material-Jetting das Material schnell und zeilenweise abgelegt werden, was mit anderen punktweisen Ablagerungstechnologien verglichen werden kann, die einem Pfad folgen, um den Querschnittsbereich einer Schicht zu vervollständigen. Wenn die Tröpfchen auf der Aufbauplattform abgelegt werden, werden sie direkt ausgehärtet und mit UV-Licht verfestigt. Material-Jetting-Prozesse erfordern einen Träger, der oft gleichzeitig während des Aufbaus aus einem lösbaren Material in 3D gedruckt wird. Das Trägermaterial wird dann während der Nachbearbeitung entfernt.

Materialstrahlverfahren: 3 Teilverfahren

Der Begriff Material-Jetting setzt sich aus mehreren Techniken zusammen, die beliebtesten sind folgende:

• Drop On Demand (DOD) DOD-Materialjetdrucker verfügen über zwei Druckdüsen: eine zum Ablegen des Baumaterials und eine weitere für das lösbare Trägermaterial. Wie alle Maschinen für die additive Fertigung folgen auch DOD-3D-Drucker einem vordefinierten Pfad und legen Material punktweise ab, um die Querschnittsfläche einer Komponente zu erstellen. Diese Maschinen verfügen außerdem über ein Schlagmesser, das den Baubereich nach jeder Schicht abträgt, um vor dem Drucken der nächsten Schicht eine perfekt ebene Oberfläche zu gewährleisten. Die DOD-Technologie wird in der Regel verwendet, um wachsähnliche Muster für Gießverfahren/Präzisionsguss- und Formenbauanwendungen zu erzeugen, was sie zu einer indirekten 3D-Printing-Technik macht.
• PolyJet von Objet Die 3D-Printing-Technologie PolyJet wurde zum ersten Mal von Objet patentiert, heute eine Stratasys-Marke. Die Photopolymer-Materialien werden in ultradünnen Schichten auf ein integriertes Tablett ähnlich wie beim Tintenstrahl-Dokumentendruck aufgebracht. Jede Photopolymer-Schicht wird sofort nach dem Jetting durch UV-Licht ausgehärtet. Durch die Wiederholung von Jetting- und Aushärtungsschritten, Schicht für Schicht, werden vollständig ausgehärtete Modelle erzeugt, die sofort bearbeitet und verwendet werden können. Das gelähnliche Trägermaterial, das speziell für die Unterstützung komplexer Geometrien entwickelt wurde, kann einfach von Hand oder mithilfe von Wasser-Jetting entfernt werden.
• NanoParticle Jetting (NPJ) von XJet. Diese Material-Jetting-Technologie wurde von XJet patentiert. Dabei wird eine Flüssigkeit verwendet, die Nanopartikel oder unterstützende Nanopartikel enthält, die als Kartusche in den Drucker geladen werden und in extrem dünnen Tröpfchen auf das Tablett aufgebracht werden. Hohe Temperaturen in der Aufbauhülle führen dazu, dass die Flüssigkeit verdampft und Teile aus dem Baumaterial zurückbleiben. Diese Technik eignet sich für Metalle und Keramik.

Die Material-Jetting-Technologie für das 3D Printing ist eine hervorragende Wahl für realistische Prototypen und bietet eine ausgezeichnete Detailgenauigkeit, Präzision und glatte Oberflächen. Beim Material-Jetting kann ein Designer ein Design in mehreren Farben und mit einer Reihe von Materialien in einem einzigen Ausdruck drucken. Um bestimmten Bereichen des Teils ein anderes Material oder eine andere Farbe zuzuweisen, muss das Modell als separate STL-Datei exportiert werden. Beim Mischen von Farben oder Materialeigenschaften zum Erstellen eines digitalen Materials muss das Design als OBJ- oder VRML-Datei exportiert werden, da diese Formate die Benennung spezieller Eigenschaften (z. B. Textur oder Vollfarbe) auf der Basis einer Fläche oder eines Scheitelpunkts ermöglichen.

Die Hauptnachteile beim Drucken mit Material-Jetting-Technologien sind die hohen Kosten und die Tatsache, dass UV-aktivierte Photopolymere im Laufe der Zeit mechanische Eigenschaften verlieren und spröde werden können.