Spis treści:
- 1 Základy technologie 3D tisku MJF
- 2 Voxely - trojrozměrné pixely
- 3 Tisk MJF - procesní postup krok za krokem
- 4 MJF 3D tisk - průmyslové aplikace
- 5 3D tisk MJF - výhody a nevýhody této technologie
- 6 Jaké materiály se používají v technologii 3D tisku MJF?
- 7 Vícebarevný 3D tisk MJF
- 8 Rozdíly mezi metodami MJF a SLS
- 9 3D tiskárny MJF - náklady na vybavení
3D tisk Multi Jet Fusion, vynalezený společností HP, se rychle stal preferovanou metodou pro postupnou výrobu v mnoha průmyslových odvětvích. Seznamte se s jeho výhodami a principem fungování!
Základy technologie 3D tisku MJF
Multi Jet Fusion (MJF) jako technologie je na trhu 3D tiskáren relativně nová, ale již po několika letech se začala používat v průmyslovém rozsahu. Před výběrem této metody 3D tisku je důležité znát její výhody a nevýhody a také princip fungování. V tomto článku se budeme zabývat základy této technologie a možnostmi využití 3D tisku Multi Jet Fusion.
Voxely - trojrozměrné pixely
Multi Jet Fusion je technologie 3D tisku pomocí práškové fúze, kterou v roce 2016 uvedla na trh společnost Hewlett-Packard. Společnost vysvětluje, že její technologie vychází z desítek let investic HP do inkoustového tisku, stříkaných materiálů, nízkonákladové přesné mechaniky, vědy o materiálech a zobrazování.
Název této technologie je odvozen od více inkoustových hlav, které provádějí tiskový proces. Procesy přelakování materiálu a roztírání a zahřívání média jsou prováděny samostatnými systémy hlav, které se pohybují po tiskovém stole v různých směrech, což uživateli umožňuje optimalizovat oba procesy nezávisle na sobě.
Digitální 3D soubor, který má být vytištěn, se vykreslí jako voxely. Voxely jsou v podstatě trojrozměrné ekvivalenty pixelů, na kterých je založen 2D tisk. Podobně jako při 2D tisku, kdy se pixely buď tisknou, nebo ne, se při tisku metodou Multi Jet Fusion voxely do výsledného tisku buď vmíchají, nebo ne.
Dalším principem přeneseným z 2D tisku do Multi Jet Fusion je použití barev – plnobarevná tiskárna Multi Jet Fusion může míchat inkousty a vytvářet barevné voxely, stejně jako 2D tiskárna vytváří barvy na stránce.
Technologie HP Multi Jet Fusion by neměla být zaměňována s procesem tisku Metal Jet používaným v kovových 3D tiskárnách, kde je technologický postup velmi podobný a místo plastu se používá kovový prášek. Technologie Multi Jet Fusion využívá pouze umělé hmoty.
Tisk MJF - procesní postup krok za krokem
Při tisku metodou Multi Jet Fusion tiskárna nanáší na tiskový stůl vrstvu práškového materiálu. Inkoustová hlava se pak pohybuje nad práškem a nanáší fixační prostředek i detail. Infračervená ohřívací jednotka se pak pohybuje po tisku. Oblasti s fixačním prostředkem zůstanou ve formě prášku, zatímco vrstva pod ním se rozpustí. Práškové podsestavy se spojí a vytvoří požadovanou geometrii. Odpadá také nutnost modelovat podpěry, protože spodní vrstvy podporují vrstvy vytištěné nad nimi.
Tiskárna Multi Jet Fusion se podle společnosti HP liší od většiny ostatních technologií 3D tisku tím, že každá nová vrstva materiálu a středu je umístěna, zatímco předchozí vrstva je natavena. Díky tomu se obě vrstvy zcela spojí, což zajistí lepší trvanlivost tisku a drobnější detaily. Pro dokončení tiskového procesu se celé práškové lože – a v něm vytištěné díly – přenese na samostatnou zpracovatelskou stanici. Většina volně sypaného, nezkondenzovaného prášku je zde vysávána, což umožňuje jeho opětovné použití, takže nevzniká žádný nadbytečný odpad – velmi dobrý krok k ochraně životního prostředí!
MJF 3D tisk - průmyslové aplikace
Multi Jet Fusion je univerzální technologie, která se používá v několika průmyslových odvětvích po celém světě. Pomáhá výrobcům ve všech vývojových procesech – od výroby prototypů až po výrobu dílů a návrh vnitřních krytů.
3D tisk MJF v automobilovém průmyslu
3D tisk společnosti MJF pomáhá výrobcům automobilů a vozidel snížit náklady na výrobu dílů a zároveň zvýšit provozní efektivitu. Španělský dodavatel dílů (Continental Automotive Spain S.A.) pro automobilový průmysl použil tisk MJF k vývoji pneumatického chapadla, které pomohlo zkrátit dobu obrábění nových dílů. Ve společnosti Jaguar Land Rover používají automobiloví inženýři technologii HP Multi Jet Fusion pro výrobu držáků a vnitřního obložení sériových vozidel. Nové centrum aditivní industrializace společnosti General Motors o rozloze 15 000 metrů čtverečních využívá stroje HP MJF pro tisk prototypových dílů, nástrojů, přípravků a dílů pro konečné použití.
MJF 3D tisk v lékařské technice
Výhody 3D tisku a digitální výroby během pandemie stále rostou – 3D tisk pomáhá vyplnit mezery v dodavatelském řetězci a urychlit proces projektování dílů. Společnost HP a její globální síť partnerů a zákazníků vytiskla více než 5 milionů dílů, aby uspokojila naléhavé potřeby a vytvořila nové ekosystémy umožňující místní výrobu.
Lékařský a zubní průmysl zažívá explozi nových aplikací 3D tisku a hromadné personalizace. Společnost SmileDirectClub v Nashvillu ve státě Tennessee má 60 tiskáren HP Multi Jet Fusion, které nepřetržitě pracují na zakázkových zubních implantátech.
MJF 3D tisk ve výrobě spotřebního zboží
Mnoho druhů zboží vyžaduje výrobu malých množství dílů složitých tvarů. PepsiCo, velká potravinářská a nápojová společnost, to zjistila na vlastní kůži, když se pokusila navrhnout malou masku na plechovku s nápojem v rámci svého produktu spojeného s filmem Black Panther. Společnost testovala různé technologie 3D tisku, aby mohla reprodukovat drobné detaily a sytě černou barvu masky slavného superhrdiny. Nakonec zvítězila technologie MJF díky své vysoké výrobní rychlosti a odolnosti.
Společnost HP také spolupracuje se zákazníky z oblasti sportovního zboží a brýlí. Pomocí technologie Multi Jet Fusion snižuje společnost Oakley počet kroků při vývoji svých brýlí i dalšího sportovního vybavení.
3D tisk MJF - výhody a nevýhody této technologie
Mezi nejdůležitější výhody 3D tisku metodou MJF můžeme zařadit například:
- vysoká rychlost tisku a rychlý výrobní cyklus;
- tisk drobných detailů;
- nízké náklady na individuální tisk;
- volnost konstrukce, protože nejsou nutné žádné podpěry;
- drobná zkreslení v konečném tisku;
- méně odpadu díky recyklaci prášku;
- možnost výroby barevných dílů;
- vysoce kvalitní povrchová úprava;
- konzistentní mechanické vlastnosti;
- vysoká chemická odolnost;
- příslušný polypropylen HP.
Na druhou stranu mezi hlavní nevýhody technologie 3D tisku MJF můžeme zařadit:
- nákladnou počáteční investici do tiskárny;
- neschopnost vyrábět některé zakřivené, duté geometrie;
- obarvený, šedý, nebarvený konečný produkt;
- možnost ztráty reliéfního textu a kosmetických prvků při následném zpracování.
Jaké materiály se používají v technologii 3D tisku MJF?
Zpočátku byla technologie Multi Jet Fusion kompatibilní pouze s prášky Nylon PA 12. Přestože se stále jedná o nejoblíbenější variantu, nabídka dostupných materiálů se rozšířila a stále se vyvíjejí nové. Multi Jet Fusion je metoda tavení v práškovém loži, ale to neznamená, že všechny materiály kompatibilní s práškovým ložem budou fungovat s MJF. Seznam materiálů pro MJF je ve skutečnosti mnohem kratší než pro tavení v práškovém loži, částečně proto, že se jedná o správný HP proces. V roce 2020 společnost HP spolupracovala se společností BASF na vývoji nového, trvanlivého a chemicky odolného polypropylenu.
Vícebarevný 3D tisk MJF
Obzvláště zajímavou výhodou technologie Multi Jet Fusion je možnost vytvářet plnobarevné 3D výtisky z tradičních inkoustových tiskáren HP. Běžná tiskárna MJF (například HP Jet Fusion 340) má čtyři inkoustové hlavy. Stejně jako první 2D tiskárna dokáže tisknout pouze černobílé výtisky. To je rozdíl oproti plnobarevným tiskárnám MJF, jako je HP Jet Fusion 380. Díky osmi inkoustům dokáže tisknout v celém spektru CMYK.
Výrobce tvrdí, že plnobarevné tiskárny jsou přizpůsobeny budoucnosti, a proto jsou kompatibilní se všemi možnými budoucími trendy. Investice do barevné tiskárny proto nemusí být špatný nápad, i když pro vás barva není důležitá.
Mezi odvětví, která mohou využít plnobarevný 3D tisk, patří:
- medicína/transplantologie;
- vzdělání;
- výroba;
- šperky;
- vizuální pomůcky;
- grafické znázornění.
Rozdíly mezi metodami MJF a SLS
Největším přímým konkurentem technologie Multi Jet Fusion v oblasti 3D tisku v práškovém loži je selektivní laserové spékání (SLS). Na první pohled jsou si docela podobné – obě technologie využívají vyhřívanou komoru, ve které se jednotlivé vrstvy práškového materiálu slepují bez nutnosti podpěry. Zatímco MJF využívá média dávkovaná inkoustem a topné těleso, SLS spojuje vrstvy pomocí směrovaného laserového paprsku.
Rozlišení 3D tisku podle MJF
Tiskárny MJF tisknou v 80mikronových vrstvách o velikosti 0,0003 palce s další velikostí 0,02 palce (0,5 mm). To znamená, že mohou vytvářet drobnější detaily povrchu než technologie SLS, která má velikost prvku 0,03 palce (0,75 mm).
Tloušťka stěny při 3D tisku MJF
MJF má minimální tloušťku stěny 0,02 palce (50 mm), zatímco SLS dokáže vyrobit stěny o tloušťce 0,04 palce (1 mm). Pokud jsou tedy požadovány tenčí stěny, je lepší zvolit SLS.
Další výzkum a vývoj 3D tiskových filamentů MJF
Jak již bylo zmíněno, technologie Multi Jet Fusion je v současné době materiálově omezená. SLS má mnohem větší katalog kompatibilních materiálů, takže se vyplatí zvolit tuto technologii, pokud jsou vyžadovány speciální materiály. Na nových materiálech pro Multi Jet Fusion se však pracuje, takže se tato situace může kdykoli změnit. Kromě toho mají díly vytištěné pomocí MJF vyšší pevnost v tahu než SLS a lepší mechanické vlastnosti. Zde se do hry dostává i barva. SLS poskytuje konzistentnější barvu povrchu bez dalších produktů, ačkoli schopnost MJF tisknout v plných barvách CMYK může kompenzovat šedost nepotištěného výstupu.
Objem tisku
V objemu kompilace není žádná konkurence. Metoda MJF je lepší než metoda SLS z hlediska doby tisku, protože umožňuje vyrobit několik vysoce kvalitních výtisků za dobu, která je potřebná k výrobě jednoho výtisku metodou SLS.
MJF nebo SLS – co si vybrat?
Většina společností zabývajících se 3D tiskem začala doporučovat MJF místo SLS. Konečný výběr však závisí na požadavcích projektu. Před konečným rozhodnutím je proto důležité posoudit své potřeby.
3D tiskárny MJF - náklady na vybavení
Pokud technologie 3D tisku Multi Jet Fusion splňuje vaše požadavky, vyplatí se pořídit si tu správnou tiskárnu. Jelikož se jedná o patentovanou technologii vyvinutou společností HP, není překvapivé, že tiskárny MJF, které jsou v současné době na trhu, vyrábí pouze tato společnost. Technologie MJF je primárně zaměřena na průmysl, takže 3D tiskárny MJF mohou být neúměrně drahé (od 50 000 USD za samotnou tiskárnu), zejména pro menší provozy. Proto se vyplatí zadat tisk externímu dodavateli. Mnoho společností si pořídilo stroje Multi Jet Fusion a je připraveno vytisknout téměř jakýkoli zaslaný soubor. Snadným způsobem, jak si vybrat správného externího poskytovatele služeb, je použít platformu pro srovnání cen 3D tisku společnosti Craftcloud.
