PolyJet-Druck

Der PolyJet-Druck ist eine der fortschrittlichsten additiven Fertigungstechnologien, die heute verfügbar sind. Sie wurde speziell für Anwendungen entwickelt, die eine ultrafeine Auflösung, glatte Oberflächen und Multimaterialfähigkeiten erfordern. Der von Stratasys entwickelte PolyJet wird oft als das Äquivalent eines 3D-Druckers zu einem High-End-Tintenstrahldrucker betrachtet – aber anstatt Tinte auf Papier zu sprühen, werden flüssige Photopolymer-Materialien auf eine Bauplattform gespritzt und mit UV-Licht gehärtet.

Dieses Verfahren eignet sich hervorragend für Bereiche, in denen Ästhetik, Genauigkeit und visueller Realismus wichtiger sind als die mechanische Leistung. Dies macht es zu einem idealen Werkzeug für die Designüberprüfung, die medizinische Modellierung und die Entwicklung von Verbraucherprodukten.

Was ist PolyJet 3D-Druck?

PolyJet ist eine Materialstrahltechnologie, bei der mikroskopisch kleine Tröpfchen eines flüssigen Fotopolymers durch mehrere Düsen präzise auf eine Bauplatte aufgebracht werden. Jedes Tröpfchen wird sofort durch ultraviolettes (UV) Licht gehärtet, wodurch das Objekt Schicht für Schicht mit extrem hoher Auflösung – oft bis zu 16 Mikrometer pro Schicht – verfestigt wird.

PolyJet zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, mehrere Materialien und Farben zu drucken. Der Druckkopf kann mehrere Materialien und Farben in einem einzigen Durchgang mischen und ermöglicht so Texturen wie Gummi, Hartplastik und durchscheinende Oberflächen – sogar in einem einzigen Druckvorgang.

Das PolyJet-Druckverfahren

Der Prozess folgt einem konsistenten, fein kontrollierten Ablauf:

Material-Jetting: Mehrere Druckköpfe tragen hauchdünne Schichten von Photopolymer auf die Bauplatte auf.
Sofortige Aushärtung: Eine UV-Lichtquelle auf dem Druckkopf härtet jeden Tropfen aus, sobald er auf dem Boden auftrifft.
Stützstrukturen: Ein separates gelartiges Stützmaterial wird dort aufgespritzt, wo es zur Unterstützung von Überhängen und komplexen Geometrien benötigt wird.
Nachbearbeitung: Nach dem Druck wird das Teil entfernt und das Trägermaterial abgewaschen – in der Regel mit einem Wasserstrahl oder einem Lösungsbad.

Mit diesem hochentwickelten Verfahren werden Teile hergestellt, die mit minimaler Nachbearbeitung sofort einsatzbereit sind und oft überhaupt nicht geschliffen oder geglättet werden müssen.

Materialeigenschaften und Leistung

PolyJet-Materialien sind in erster Linie Fotopolymere, die eine breite Palette an visuellen und haptischen Eigenschaften bieten:

starre undurchsichtige Materialien – zur Simulation von ABS oder Polypropylen
gummiartige Elastomere – zum Testen von flexiblen oder umspritzten Komponenten
transparente Harze – nützlich für Linsen oder die Visualisierung von Flüssigkeitsströmen
Materialien in medizinischer Qualität – geeignet für zahnmedizinische oder anatomische Modelle
Farbmaterialien – ermöglicht Farbdrucke in Voll-CMYK

Allerdings sind die mechanische Festigkeit und die Hitzebeständigkeit von PolyJet-Teilen in der Regel geringer als bei Teilen, die mit SLS, MJF oder FDM hergestellt werden. PolyJet zeichnet sich eher durch Designvalidierung als durch funktionale, tragende Teile aus.

Wichtige Anwendungen

Dank seiner Kombination aus Genauigkeit, glatter Oberfläche und ästhetischer Flexibilität wird PolyJet in vielen Bereichen eingesetzt:

Produktdesign und Prototyping,
medizinische Modellierung (insbesondere zahnmedizinische und chirurgische Planung),
Bildung und Forschungsvisualisierung,
Verpackungsmockups,
Farb- und Texturtests bei Konsumgütern,
Mikrofluidik und feinmechanische Konzepte.

Bei diesen Anwendungen ist es oft erforderlich, ein Konzept in einer nahezu endgültigen Form zu präsentieren, bevor die Werkzeugherstellung oder die Massenproduktion beginnt.

Kostenüberlegungen

Der PolyJet-Druck ist relativ teuer, sowohl in Bezug auf die Maschineninvestitionen als auch auf die Materialkosten. Die Materialien werden in versiegelten Kartuschen geliefert und sind teurer als typische Thermoplaste, insbesondere wenn Sie farbige oder flexible Optionen verwenden. Außerdem tragen Abfälle durch Spülen oder nicht verwendetes Trägermaterial zu den Betriebskosten bei. In Anwendungsfällen, in denen die visuelle Validierung Zeit und Werkzeugkosten spart, kann sich die Investition jedoch erheblich auszahlen.

PolyJet im Vergleich zu anderen Technologien

Im Vergleich zu FDM, SLA oder SLS füllt PolyJet eine sehr spezielle Nische.

Besser als FDM/SLA für glatte Oberflächen und Multimaterialdruck.
Schlechter als SLS/MJF für mechanische Festigkeits- oder Funktionstests.
Vielseitiger als SLA, wenn es um taktilen und visuellen Realismus geht.
Teurer pro Teil, aber mit unübertroffenen visuellen Details.

Kurz gesagt, es handelt sich nicht um eine Einheitslösung – aber im richtigen Kontext liefert sie unübertroffene Ergebnisse.

Zusammenfassung

Der PolyJet-Druck ist ein leistungsfähiges additives Fertigungsverfahren, das realistische Prototypen, medizinische Modelle und präsentationsfertige Teile in einer Qualität ermöglicht, die von den meisten anderen Technologien nicht erreicht wird. Es ist zwar nicht ideal für funktionelle Anwendungen, die Festigkeit oder Hitzebeständigkeit erfordern, aber seine Fähigkeit, mehrere Materialien, Farben und Texturen in einem Teil zu drucken, macht es in Branchen, die sich auf Design, visuelle Validierung und Produktentwicklung konzentrieren, unverzichtbar. Wenn Genauigkeit und Ästhetik die höchste Priorität haben, setzt PolyJet den Standard.

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