Polyjet 3D-Druck erklärt
PolyJet-Druck - auch bekannt als Material-Jetting - ist eine additive Fertigungstechnologie, die Teile mit einer ausgesprochen glatten Oberfläche erzeugt.
Bei dem Druckverfahren wird flüssiges Photopolymermaterial schichtweise aufgetragen und anschließend unter UV-Licht ausgehärtet. Diese Methode ermöglicht schnellere Produktionszeiten und die Verwendung mehrerer Materialien im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren wie SLA.
Der Drucker erzeugt Schichten mit einer Dicke von bis zu 16 Mikrometern - deutlich dünner als viele andere 3D-Drucktechnologien. Dieses Maß an Detailgenauigkeit und Präzision ermöglicht komplexe Geometrien, komplizierte Details und verschiedene Farben.
Einer der entscheidenden Vorteile des PolyJet-Drucks ist die Möglichkeit, mit mehreren Materialien gleichzeitig zu drucken und Objekte mit unterschiedlichen Materialeigenschaften oder Farben zu erstellen. Das Ergebnis sind spektakulär aussehende Teile, die in verschiedenen Branchen verwendet werden.
Wie Polyjet funktioniert
PolyJet wurde erstmals in den späten 1990er Jahren von Objet Geometries eingeführt, einem israelischen Unternehmen, das später mit Stratasys fusionierte. Seit der ersten Entwicklung hat sich die PolyJet-Technologie mit Fortschritten bei den Materialien, der Druckauflösung und den Multi-Material-Fähigkeiten ständig weiterentwickelt.
Auf den ersten Blick mag eine PolyJet-Druckmaschine wie eine Hochleistungsversion Ihres Bürodruckers aussehen. PolyJet verwendet tintenstrahlähnliche Druckköpfe, um Tröpfchen aus flüssigem Photopolymerharz auf eine Druckplatte aufzutragen. Diese Tröpfchen werden dann mit UV-Licht ausgehärtet, wodurch das Material verfestigt wird und ein Teil Schicht für Schicht entsteht.
Das Trägermaterial spielt beim PolyJet-3D-Druck eine entscheidende Rolle. Es hilft bei der Erstellung komplexer Strukturen und gewährleistet die Qualität empfindlicher Modelle. Es ist außerdem so konzipiert, dass es sich nach dem Druck leicht entfernen lässt, was die Gesamtqualität des fertigen Produkts verbessert.
Diese Drucker nutzen eine Kombination aus Fotopolymeren, UV-Licht und Tintenstrahldruckköpfen, um präzise Komponenten Schicht für Schicht aufzubauen. Der Prozess beginnt mit einem CAD-Modell, das in ein druckbares Format umgewandelt wird. Der Drucker spritzt dann winzige Tröpfchen von Photopolymerharz auf die Bauplattform, die sofort von UV-Lampen ausgehärtet werden und feste Schichten bilden.
Stützmaterialien werden verwendet, um komplexe Formen und komplizierte Details während des Drucks aufrechtzuerhalten, und werden später aufgelöst oder manuell entfernt, um ein fertiges PolyJet-Modell zu erhalten, das den genauen Spezifikationen entspricht.
Ein Polyjet-Drucker.
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Anwendungen von PolyJet
PolyJet ist besonders nützlich für die Erstellung von Prototypen, Modellen und Kleinserien. Mit fortschrittlichen 3D-Drucktechnologien wie PolyJet können Benutzer Prototypen erstellen, die detaillierte und realistische Modelle mit vielseitigen Materialeigenschaften erzeugen.
Einige der Standardanwendungen:
Produktdesign: Erstellung von Modellen und Prototypen neuer Produkte, um die Entwürfe zu testen und zu verfeinern, bevor sie in die Produktion gehen.
Medizinische und zahnärztliche Leistungen: PolyJet wird zur Herstellung von Modellen von Zähnen, Knochen und Organen für medizinische und zahnmedizinische Anwendungen verwendet. Auch chirurgische Schablonen und andere Anschauungsmaterialien können damit hergestellt werden.
Luft- und Raumfahrt: Mit dieser Technologie können Modelle von Flugzeugteilen und anderen Komponenten für Tests und Entwicklung erstellt werden.
Bildung: PolyJet wird verwendet, um Schüler durch detaillierte visuelle Modelle für verschiedene Themen zu unterrichten.
Dieser Teil, entworfen von Siemens Energy und hergestellt von Makerverse, ist ein kosmetischer Prototyp, der zur Demonstration von Gasströmen und Temperaturen verwendet wird. Können Sie mehr über dieses Teil in diesem Anwendungsfall lesen?
Vorteile und Nachteile von PolyJet
PolyJet bietet mehrere Vorteile gegenüber anderen Fertigungstechnologien.
Hohes Maß an Detailgenauigkeit und Präzision: Mit PolyJet können Teile mit einem hohen Maß an Details und Genauigkeit hergestellt werden, mit Schichten, die bis zu 16 Mikrometer dünn sind.
Das Herstellungsverfahren der PolyJet-3D-Drucktechnologie ermöglicht eine individuelle Anpassung der Materialeigenschaften und legt den Schwerpunkt auf die Präzision bei der Erstellung von Prototypen, was sie gegenüber herkömmlichen Methoden vorteilhaft macht.
Große Auswahl an Materialien: Es kann eine Vielzahl von Photopolymerharzen verwendet werden, einschließlich flexibler, starrer und transparenter Materialien, wodurch Teile mit unterschiedlichen Materialeigenschaften und Farben möglich sind.
Mehrere Materialien gleichzeitig drucken: PolyJet verwendet zahlreiche Druckköpfe mit unterschiedlichen Materialien, die Objekte mit verschiedenen Eigenschaften oder Farben erzeugen.
Glatte Oberfläche: Sie erzeugt Teile mit einer glatten Oberfläche, wodurch sich die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung verringert.
Geschwindigkeit: Mit dieser Technologie können Teile relativ schnell hergestellt werden, was sie ideal macht für schneller Prototypenbau und Kleinstserien.
Allerdings gibt es auch einige Nachteile zu beachten. Dazu gehören:
Höhere Kosten: Der PolyJet-Druck kann teurer sein als andere 3D-Drucktechnologien, so dass er für manche Benutzer weniger zugänglich ist.
Begrenzte Materialeigenschaften: Wenn Sie ein Teil benötigen, das schwierigen Bedingungen, wie z. B. hohen Temperaturen, standhalten muss, ist PolyJet nicht die ideale Technologie.
Nicht für die Massenproduktion geeignet: PolyJet ist ideal für die schnelle Herstellung von Prototypen und die Produktion von Kleinserien. Aufgrund seiner im Vergleich zu anderen Technologien langsameren Druckgeschwindigkeit ist er jedoch nicht immer für die Großproduktion geeignet.
Kosten für PolyJet
Die Kosten für den Einsatz der PolyJet-Technologie hängen von mehreren Faktoren ab, z. B. von der Größe und Komplexität des Teils, dem verwendeten Material und der Anzahl der produzierten Teile. PolyJet ist tendenziell teurer als andere 3D-Drucktechnologien, wie z. B. FDM.
Bei der Entscheidung für den Einsatz von PolyJet sollten Sie die spezifischen Anforderungen des Projekts berücksichtigen und abwägen, ob die Vorteile die höheren Kosten aufwiegen. Nehmen wir zum Beispiel an, das Projekt erfordert einen hohen Detailgrad oder ein Material, das mit anderen Technologien nicht erhältlich ist. In diesem Fall kann PolyJet die kostengünstigste Option sein.
In PolyJet verwendete Materialien und Hilfsstoffe
PolyJet verwendet Photopolymerharze, flüssige Materialien, die unter UV-Licht aushärten. Es sind verschiedene Photopolymerharze erhältlich, die alle ihre eigenen Merkmale und Eigenschaften haben. Das Verständnis der technischen Spezifikationen von PolyJet ist von entscheidender Bedeutung, da sie eher als Richtlinien denn als Beschränkungen dienen und das Endergebnis des Modells in Bezug auf Form, Textur und Finish beeinflussen.
Dazu gehören:
Standard-Harze: Standardharze sind die gängigste Art von Fotopolymerharzen. Sie sind in verschiedenen Farben erhältlich und haben eine glatte Oberfläche.
Flexible Harze: Flexible Harze sind biegsam und gummiartig und eignen sich daher für das Prototyping und die Prüfung flexibler Teile.
Biokompatible Harze: Biokompatible Harze sind für den Einsatz in medizinischen Anwendungen, wie z. B. zahnmedizinischen und orthopädischen Geräten, vorgesehen.
Materialeigenschaften und Auswahl
Der PolyJet-3D-Druck bietet eine breite Palette von Materialeigenschaften und Auswahlmöglichkeiten, wodurch er sich sehr gut an verschiedene Anwendungen anpassen lässt.
Die Technologie ermöglicht die Herstellung digitaler Materialien durch das Mischen verschiedener Harztypen, was zu Materialien führt, die entweder flexibel oder starr sein können und eine breite Palette von Farboptionen unterstützen.
Zu den verfügbaren Materialien gehören Fotopolymere, gummiartige Materialien, transparente Materialien und biokompatible Materialien. Die Wahl des Materials hängt von den spezifischen Anforderungen des Projekts ab, wie z. B. der gewünschten Shore-Härte, Bruchdehnung und Kerbschlagzähigkeit.
Diese Vielseitigkeit ermöglicht die Herstellung von Prototypen und Teilen aus mehreren Materialien, die präzise funktionale und ästhetische Kriterien erfüllen.
PolyJet 3D-Druck im Vergleich zu anderen 3D-Drucktechnologien
Wenn Sie sich für eine Fertigungstechnologie für Ihr Teil entscheiden, ist es wichtig, die spezifischen Vorteile jeder Technologie zu berücksichtigen. Hier sehen Sie, wie PolyJet im Vergleich zu einigen der beliebtesten 3D-Drucktechnologien abschneidet.
FDM (Fused Deposition Modeling) ist eine der beliebtesten 3D-Drucktechnologien, da sie relativ kostengünstig und einfach zu handhaben ist. FDM funktioniert durch das Schmelzen und Extrudieren von thermoplastischem Material, Schicht für Schicht, um ein 3D-Objekt zu erstellen. Mit FDM lassen sich zwar schnell und in großer Stückzahl Teile herstellen, aber es bietet nicht denselben Grad an Detailgenauigkeit wie PolyJet.
MJF (Multi Jet Fusion) ist eine weitere 3D-Drucktechnologie, die immer beliebter wird. Bei MJF wird eine Schicht aus Pulvermaterial aufgetragen und dann mit einem flüssigen Mittel verschmolzen. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von Teilen mit komplexer Geometrie und präzisen Details.
SLS (Selektives Laser-Sintern) verwendet einen Laser zum Sintern oder Verschmelzen von Pulvermaterialien, um ein 3D-Objekt zu erzeugen. SLS kann Teile mit hoher Genauigkeit und Detailgenauigkeit herstellen und eine breite Palette von Materialien verwenden. PolyJet ist jedoch zu noch mehr Details fähig.
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Die PolyJet-3D-Drucktechnologie bietet viele Vorteile: hohe Genauigkeit und die Möglichkeit, mehrere Materialien gleichzeitig zu drucken. Die Technologie entwickelt sich ständig weiter, so dass wir mit weiteren Fortschritten rechnen.
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