Multi Jet Fusion vs. Selektives Laser-Sintern
Was sind die Vor- und Nachteile von Multi-Jet Fusion (MJF) und Selective Laser Sintering (SLS)? Mit dieser Frage sind Sie nicht allein. Die Gründe für den Einsatz des einen gegenüber dem anderen sind nicht immer offensichtlich.
Mit beiden additiven Fertigungstechnologien lassen sich hochkomplexe und zuverlässige Komponenten aus Polymeren herstellen. Sie sind erschwingliche und zuverlässige Methoden für die Herstellung von Funktionsprototypen bis hin zu Teilen für den Endgebrauch. Allerdings gibt es entscheidende Unterschiede in den Fähigkeiten der beiden Technologien, die sich erheblich auf Ihr 3D-Druckprojekt auswirken können.
Dieser Leitfaden zeigt Ihnen, welche Technologien für Ihr Projekt am besten geeignet sind.
Wie die MJF- und SLS-Technologien funktionieren
SLS und MJF sind Pulverbettschmelzverfahren, bei denen die Teile Schicht für Schicht aufgebaut werden. Bei beiden Verfahren wird zunächst eine dünne Pulverschicht auf die Bauplattform aufgetragen. Wie der Name schon sagt, wird bei SLS ein Laser verwendet, um das Pulver zu erhitzen und die Schichten zu verschmelzen. MJF ist eine neuere, von HP entwickelte Technologie. Sie verwendet Heizlampen, Schmelzmittel und chemische Mittel, um die Schichten zu verschmelzen und zu detaillieren.
Zwischen diesen Technologien gibt es Unterschiede in Bezug auf die Größe, die Pulver, die Oberflächen und vor allem die besten Anwendungsfälle.
Der SLS-Druckprozess
Der MJF-Druckprozess
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MJF- und SLS-Pulver
Einer der Hauptunterschiede zwischen SLS und MJF besteht in der Auswahl des Pulvermaterials.
Pulverbett-Schmelztechnikeinschließlich des selektiven Lasersinterns (SLS) und der Multi Jet Fusion (MJF), spielt eine wichtige Rolle bei der schnellen und effizienten Herstellung von Teilen. Beide können Teile mit dem Standard thermoplastische Polymere, PA 11 und PA 12. Diese Polymere sind aus gutem Grund so beliebt: Sie sind stark, verformbar und biokompatibel, und sie sind auch relativ erschwinglich.
SLS bietet jedoch weitere Pulver an, die bei MJF nicht erhältlich sind. Dazu gehören unter anderem:
PA 12 Aluminium-gefüllt: Die Aluminiumfüllung verleiht dem Bauteil ein metallisches Aussehen. Sie bietet außerdem eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität bei hohen Temperaturen und behält gleichzeitig das geringe Gewicht eines Polymers. Daher ist es ideal für Bauteile, die bei hohen Temperaturen oder unter großer Belastung arbeiten.
PA 12 Flammhemmend: Dies eignet sich für Teile, die aus Sicherheitsgründen oder aufgrund gesetzlicher Bestimmungen schwer entflammbar sein müssen (z. B. in der Luft- und Raumfahrt und im Eisenbahnsektor).
PEEK: Polyetheretherketon ist ein Hochleistungspolymer, das hohen Temperaturen und rauen Umgebungen standhält.
Qualität und Leistung der Teile
SLS- und MJF-Technologien sind für die Herstellung hochwertiger Teile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften bekannt.
SLS-Teile sind für ihre robusten mechanischen Eigenschaften bekannt, obwohl sie zu anisotropem Verhalten neigen, d. h. ihre Festigkeit kann je nach Richtung der aufgebrachten Last variieren.
Im Gegensatz dazu zeichnen sich MJF-Teile aufgrund ihrer isotropen Beschaffenheit durch gleichmäßige mechanische Eigenschaften aus, die eine einheitliche Festigkeit und Haltbarkeit in allen Richtungen gewährleisten. Die Oberflächenbeschaffenheit von SLS- und MJF-Teilen ist in der Regel rau und matt. Diese kann jedoch durch Nachbearbeitungstechniken wie Perlstrahlen und Trommeln erheblich verbessert werden.
Oberfläche
Wie sehen die Teile aus, wenn der Druck abgeschlossen ist? SLS-Teile werden in weißer Farbe gedruckt, damit sie leichter eingefärbt werden können, oder manchmal auch in grau. MJF druckt in Dunkelgrau.
Ein weißes, mit SLS gedrucktes Teil im Vergleich zu einem dunkelgrauen, mit MJF hergestellten Teil.
Aufgrund der begrenzten Farben und der körnigen Oberfläche der gedruckten Komponenten sind die folgenden Nachbearbeitungsoptionen sind sowohl bei SLS als auch bei MJF beliebt.
Media Blasting: Ein abrasives Medium (Sand oder Glasperlen) wird mit hohem Druck aufgebracht. Durch dieses Verfahren wird das restliche Pulver entfernt. Es trägt auch zur Erreichung der gewünschten Oberflächenrauhigkeit und poliert die Oberfläche.
Malerei: Ein professionelles Spritzlackiersystem kann zusätzliche Farben hinzufügen. Es stehen verschiedene Farben zur Verfügung, aber die Kunstwerke können komplexe Geometrien aufweisen.
Färben: Die Farbe wird durch Eintauchen des Teils in mit Farbstoff versetztes Wasser verändert. Dieses Verfahren ist ideal für Teile mit komplexer Geometrie, da der Farbstoff leicht die gesamte Oberfläche erreichen kann.
Glätten: Durch eine chemische Reaktion entsteht eine sehr glatte Oberfläche.
Taumeln: Die Teile werden in einen rotierenden Behälter gelegt. Dann werden sie entgratet, fein geschliffen und poliert.
In diesem Leitfaden finden Sie weitere Informationen zu den SLS-Nachbearbeitungsoptionen.
Überlegungen zu Kosten und Vorlaufzeit
Die Kosten für die Herstellung von SLS- und MJF-Teilen werden von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter das verwendete Material, die Komplexität der Teile und das Produktionsvolumen. Im Allgemeinen ist das SLS-Verfahren bei kleineren Produktionsmengen kostengünstiger, während das MJF-Verfahren bei größeren Stückzahlen wirtschaftlicher wird. Die Vorlaufzeit für beide Technologien ist relativ kurz, obwohl SLS aufgrund des Laserscanning-Prozesses in der Regel länger dauert.
MJF bietet mit seiner schnelleren Abkühlungszeit und der höheren Wiederverwendungsrate des Pulvers eine effizientere Option für die Großserienproduktion und ist damit die bevorzugte Wahl für die Großserienfertigung.
Konstruktionsüberlegungen und -einschränkungen
Bei der Konstruktion von Teilen für SLS und MJF ist es wichtig, die spezifischen Grenzen der jeweiligen Technologie zu berücksichtigen. Beide Verfahren erfordern eine Mindestwandstärke und eine Mindestgröße der Bauteile, um einen erfolgreichen Druck zu gewährleisten.
SLS-Teile können sich verziehen, insbesondere wenn große, flache Bereiche gedruckt werden, was die Genauigkeit des fertigen Teils beeinträchtigt. Bei MJF-Teilen hingegen kann es aufgrund der Wärmeausdehnung des Materials zu einer Schrumpfung kommen.
Die Konstrukteure müssen auch die für jede Technologie erforderlichen Stützstrukturen und die Nachbearbeitungstechniken berücksichtigen, die erforderlich sind, um die gewünschte Oberflächengüte zu erzielen.
Wann wird MJF im Vergleich zu SLS verwendet?
MJF und SLS sind nützliche additive Fertigungstechnologien, mit denen Sie alles herstellen können, von Funktionsprototypen bis hin zu Teilen für den Endverbrauch.
Je nach Anwendungsfall oder Bedarf ist es in den folgenden Fällen sinnvoll, die eine Technologie der anderen vorzuziehen. Im Vergleich zu traditionelle Fertigung Verfahren wie Spritzgießen, MJF und SLS bieten einzigartige Vorteile bei der Handhabung komplexer Geometrien und mechanischer Eigenschaften.
Wirtschaftlichere Teile: MJF
Bei größeren Chargen hat MJF in der Regel einen Preisvorteil. Das Druckverfahren ist schnell, und unbenutzte Pulver lassen sich leicht recyceln, so dass die Kosten in der Regel niedriger sind als beim SLS-Verfahren. SLS-Systeme sind jedoch offen für eine größere Vielfalt an Pulvern, was zu potenziellen Kosteneinsparungen führt, je nachdem, welches Pulver verwendet wird.
Voluminöse Teile: SLS
Beim selektiven Lasersintern können dickere Teile als beim MJF hergestellt werden. Wenn dies für die Form und Funktionalität Ihres Teils entscheidend ist, hat SLS den Vorteil. Direktes Metall-Lasersintern (DMLS) ist eine weitere additive Fertigungstechnologie, die ähnliche Vorteile für Metallteile bietet.
Höheres Detail: MJF
Mit Multi Jet Fusion können Teile mit höherem Detailgrad und höherer Auflösung (1200 dpi) hergestellt werden. SLS bietet jedoch eine etwas höhere Maßgenauigkeit. Bei Verwendung von PA 12 bietet SLS eine Maßgenauigkeit von .03% für Teile über 100 mm. MJF bietet im Vergleich dazu .05%.
Weitere wichtige Teile: SLS
SLS-Drucker können Teile herstellen, die größer als 400 cm sind. Mit SLS kann die maximale Höhe 605 mm erreichen, verglichen mit 380 mm bei MJF.
Für Fortgeschrittene Materialien: SLS
Wenn Ihr Teil andere Pulver als Standardpolymere benötigt, bietet SLS eine noch größere Auswahl, einschließlich flammhemmender Pulver mit höherer Leistung.
Für Farben: SLS
SLS druckt in Weiß im Vergleich zu Dunkelgrau. Durch diesen "weißen Fleck" eignet sich SLS ideal für den Färbeprozess in der Postproduktion und bietet mehr Farboptionen.
