Druk 3D w technologii MJF

W ostatnich latach technologia druku 3D zrewolucjonizowała wiele branż, od produkcji przemysłowej, przez medycynę, aż po architekturę. Jedną z innowacyjnych metod drukowania jest druk 3D MJF (Multi Jet Fusion) opracowany przez firmę HP. Technologia ta umożliwia tworzenie wytrzymałych i precyzyjnych części z polimerów lub potocznie mówiąc – plastiku, otwierając nowe możliwości dla inżynierów, projektantów i producentów. W tym wpisie przyjrzymy się bliżej, jak działa druk 3D MJF, jakie możliwości daje ta usługa i gdzie najlepiej się sprawdzi.

Czym jest druk 3D MJF?

Drukowanie tą metodą wyróżnia się na tle innych usług 3D przede wszystkim dzięki swojej wydajności i wszechstronności, wysokiej rozdzielczości oraz za sprawą spajania materiału przy użyciu technologii termochemicznej. MJF umożliwia produkcję części o wysokiej gęstości i jednorodności, w pełni wypełnionych i o niemal izotropowych właściwościach mechanicznych, co jest ważne w przypadku zastosowań inżynierskich i przemysłowych. Dzięki wykorzystaniu termochemicznego procesu fuzji przygotowane elementy charakteryzują się wysoką wytrzymałością i trwałością, co jest porównywalne z tradycyjnymi technikami produkcyjnymi. Zalety tej metody to nie tylko wysoka jakość i trwałość produktów, ale także szybkość produkcji w przypadku wykonywania wielu elementów na raz (w szczególnych przypadkach nawet 10 razy wyższa w porównaniu z innymi technologiami drukowania 3D), co jest istotne przy realizacji dużych zamówień i serii produkcyjnych. W porównaniu z tradycyjnymi sposobami, takimi jak odlewanie czy obróbka skrawaniem, druk w tej technologii pozwala na znaczne skrócenie czasu produkcji oraz redukcję kosztów związanych z tworzeniem prototypów i narzędzi. Stanowcza większość niezwiązanego budulca nadaje się do ponownego wykorzystania, dzięki czemu zmniejsza się obciążenie dla środowiska i produkcja odpadów w procesie produkcyjnym. Mimo licznych zalet drukowanie metodą MJF posiada również pewne ograniczenia. Wybór materiałów, chociaż stale rośnie, wciąż może być bardziej ograniczony w porównaniu z ilością i różnorodnością materiałów dostępnych dla innych technologii druku 3D.

Jak działa druk 3D MJF?

Druk 3D metodą MJF rozpoczyna się od stworzenia cyfrowego modelu części, który jest następnie umieszczany w hipotetycznej komorze druku w odpowiedniej orientacji przez oprogramowanie przygotowujące do druku, a następnie dzielony na cienkie warstwy. Proces drukowania odbywa się wewnątrz specjalnej maszyny, gdzie na budulec w postaci proszku, rozprowadzony w wysokości pojedynczej warstwy i ogrzany do temperatury nieco poniżej tej prowadzącej do spiekania się pojedynczych granulek ze sobą nakładane są czynniki: wiążący i detalujący – chemiczne środki służące do kontroli selektywnego wiązania, które to wykonywane warstwa po warstwie ma dać nam pożądany detal. Agent wiążący jak sama nazwa wskazuje poprawia absorbcję ciepła przez budulec i powoduje wiązanie materiału, efektywnie poprzez jego spiekanie. Agent detalujący natomiast izoluje pojedyncze cząstki materiału, który znajduje się blisko krawędzi spajanego detalu tak, aby nie przywarły one przypadkiem pod wpływem temperatury do tworzonego elementu. Następnie, całość jest poddawana działaniu energii termicznej, która powoduje zespolenie materiału w celu uzyskania pożądanego kształtu. Warstwy są aplikowane jedna po drugiej, aż do ostatecznego uformowania przedmiotu.

Możliwości druku 3D MJF

Technologia ta oferuje szeroki zakres możliwości i usług. Pozwala na drukowanie z różnorodnych materiałów, takich jak PA11, PA12 oraz elastycznego TPU, co czyni ją atrakcyjną dla wielu sektorów przemysłu. Dzięki zastosowaniu technologii spajania tworzywa w zasypywanym polu roboczym, można tworzyć przedmioty o złożonych geometriach bez podpór, które byłyby trudne lub niemożliwe do wykonania przy użyciu tradycyjnych metod, jak i innymi technikami druku 3D. Dodatkowo druk 3D MJF charakteryzuje się wysoką precyzją, powtarzalnością wykonania oraz możliwością szybkiego skalowania produkcji. Istnieją obecnie systemy pozwalające również na automatyczne barwienie wydruków otrzymywanych metodą MJF na całej powierzchni podczas post-processingu, dzięki czemu otrzymujemy jeszcze bardziej atrakcyjne wizualnie wydruki.

Zastosowanie druku 3D MJF

Dzięki swoim unikalnym cechom, usługi tego typu znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach. W przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym ta metoda drukowania służy do produkcji części zastępczych, prototypów, zespołów wielocięgnowych jak np. regulatory wychylenia steru kierunku oraz elementów o złożonych geometriach. W medycynie wykorzystywana jest do tworzenia spersonalizowanych implantów i narzędzi chirurgicznych, jak też spersonalizowanych form dentystycznych. Drukuje się też ramy jak i pomniejsze elementy konstrukcyjne dronów przy użyciu technologii MJF. Sprawdza się też wyśmienicie przy druku struktur siatkowatych i przestrzennych. Natomiast w sektorze designu pozwala na tworzenie unikalnych przedmiotów, które łączą w sobie formę i funkcjonalność z nieskazitelnym wyglądem. Technologia ta umożliwia również produkowanie narzędzi, które mogą być dostosowane do indywidualnych potrzeb użytkowników.

Przyszłość druku 3D MJF

Przyszłość technologii Multi Jet Fusion wygląda obiecująco, z wieloma badaniami i rozwojem koncentrującym się na rozszerzeniu możliwości i zastosowań. Naukowcy i inżynierowie HP pracują nad nowymi materiałami, które umożliwią drukowanie elementów o jeszcze lepszych właściwościach mechanicznych i termicznych. Ciągłe dążenie do zwiększenia szybkości usług druku i jeszcze większej redukcji kosztów, co sprawi, że technologia od HP stanie się jeszcze bardziej dostępna. Rozwój usługi druku 3D MJF może przynieść rewolucję w wielu branżach, umożliwiając szybsze i tańsze produkcje, a także tworzenie produktów, które byłyby niemożliwe do wykonania przy użyciu tradycyjnych technik. Druk 3D metodą MJF to dynamicznie rozwijająca się technologia, która już teraz wywiera znaczący wpływ na różne sektory przemysłu. Jej możliwości i zastosowania są ogromne, a przyszłość wydaje się jeszcze bardziej obiecująca z każdym rokiem badań i rozwoju