Material Strahlen

Unter allen additiven Fertigungstechnologien sticht das Material Jetting (MJ) durch seine Fähigkeit hervor, eine unübertroffene Oberflächenqualität und geometrische Präzision zu liefern. Ähnlich wie bei einem Tintenstrahldrucker – allerdings in drei Dimensionen – werden bei diesem Verfahren Teile durch präzises Auftragen winziger Tröpfchen von Photopolymer-Material hergestellt, die dann mit UV-Licht ausgehärtet werden. Aufgrund der Namensähnlichkeit wird das Material Jetting oft mit dem Binder Jetting verglichen, aber sowohl der Mechanismus als auch der Anwendungsfall sind völlig anders. Es ist die Methode der Wahl, wenn optisches Erscheinungsbild und Maßgenauigkeit nicht verhandelbar sind.

Was ist Material Jetting?

Material Jetting ist ein additiver Fertigungsprozess, bei dem Tröpfchen von Baumaterial – in der Regel flüssige Fotopolymere – durch mehrere Druckköpfe auf eine Bauplattform aufgebracht werden. Diese Tröpfchen werden sofort mit ultraviolettem (UV-) Licht gehärtet (verfestigt), so dass der Drucker Schicht für Schicht feste Objekte erstellen kann.

Mehrere Druckköpfe können gleichzeitig verschiedene Materialien ausgeben und ermöglichen so den Mehrmaterial- und Vollfarbdruck in einem einzigen Auftrag. Das macht MJ einzigartig unter den 3D-Druckverfahren, vor allem wenn es um detailgetreues Prototyping oder detaillierte visuelle Modelle geht.

So funktioniert Material Jetting

Der Prozess beginnt mit einer dünnen Schicht Material, die auf die Bauplatte gespritzt wird. Jedes Tröpfchen wird sofort von einer UV-Lampe ausgehärtet, die neben dem Druckkopf läuft. Sobald eine Schicht fertig ist, senkt sich die Bauplattform um den Bruchteil eines Millimeters, und die nächste Schicht beginnt.

Die beim Material Jetting verwendeten Materialien werden in der Regel in Kartuschen gelagert und bei optimalen Temperaturen gehalten, um die richtige Viskosität und das richtige Strahlverhalten zu gewährleisten. Die Teile werden mit feiner Auflösung gedruckt – oft mit Schichthöhen von nur 16 Mikrometern – was zu extrem glatten Oberflächen und scharfen Details führt.

Die wichtigsten Anwendungen von Material Jetting

Material Jetting wird hauptsächlich in Bereichen eingesetzt, in denen visueller Realismus und Präzision entscheidend sind. Seine Anwendungen umfassen:

Produktdesign und Konzeptmodellierung,
zahnmedizinische und medizinische Modellierung,
Prototyping von Schmuckstücken,
Farbprototypen für Unterhaltungselektronik oder Verpackungen,
Mikrofluidik und winzige Baugruppen, die Toleranzen unter 0,1 mm erfordern.

Kurz gesagt, es ist keine Methode für funktionale Teile unter mechanischer Belastung, aber sie ist ideal für die Formvalidierung, die Präsentation und die Freigabe vor der Fertigung.

Verfügbare Materialien

Material Jetting basiert auf Fotopolymeren, Wachsen und Elastomerharzen, die in flüssiger Form gejettet werden können und schnell aushärten. Dazu gehören:

starre, undurchsichtige Harze (die das Aussehen von ABS oder PP simulieren),
transparente Harze (zum Sichtbarmachen von inneren Merkmalen),
flexible gummiartige Materialien (für Dichtungen oder taktile Prototypen),
Gusswachse (für den Feinguss in der Schmuckherstellung oder Zahnmedizin),
Farbharze (ermöglicht CMYK-basierte Vollfarbdrucke).

Obwohl diese Materialien mechanisch schwächer sind als technische Thermoplaste, bieten sie eine hervorragende Detail- und Oberflächenqualität.

Vorteile und Nachteile von Material Jetting

Vorteile

– außergewöhnliche Oberflächengüte – erfordert oft keine Nachbearbeitung,

– hohe Auflösung – hervorragend für feine Details und dünne Wände,

– Vollfarbfähigkeit – ermöglicht realistische visuelle Prototypen,

– Multimaterialdruck – ermöglicht hybride Texturen, Transparenz und Farbe

Benachteiligungen

– eingeschränkte mechanische Eigenschaften – nicht geeignet für Funktionsteile unter Belastung,

– Materialkosten – Harze sind in der Regel teuer,

– Empfindlichkeit gegenüber UV-Strahlung und Temperatur – gedruckte Teile können sich mit der Zeit abnutzen,

– Entfernung von Trägern – wachsartige Trägerstrukturen müssen geschmolzen oder aufgelöst werden

Material Jetting vs. Materialextrusion (FDM)

Material Jetting und Materialextrusion (z.B. FDM) unterscheiden sich grundlegend in Mechanismus und Anwendungsfall. Während FDM ein festes Filament durch eine beheizte Düse drückt, versprüht MJ Mikrotröpfchen einer Flüssigkeit, die sofort aushärtet. Das Ergebnis ist eine viel höhere Auflösung und ein glatteres Finish in MJ, allerdings auf Kosten von Stärke, Haltbarkeit und Materialvielfalt.

Während FDM für Funktionstests und langlebige Teile verwendet wird, wird MJ für ästhetische Bewertungen, Farbtests und komplizierte Geometrien, die visuelle Genauigkeit erfordern, bevorzugt.

Zusammenfassung

Material Jetting ist die präziseste und visuell fähigste 3D-Drucktechnologie, die derzeit verfügbar ist. Das macht sie unverzichtbar in Branchen, die eine visuelle Validierung oder den Druck mehrerer Materialien und Farben erfordern. Es ist zwar nicht die stärkste oder kostengünstigste Lösung für funktionale Teile, aber seine Stärken liegen in der Präsentation, der Designvalidierung und dem Oberflächenrealismus. In den richtigen Händen wird MJ zu einem leistungsstarken Werkzeug, um die Entwicklungszeit zu verkürzen, die Kommunikation mit dem Kunden zu verbessern und den Entscheidungsprozess zu beschleunigen – und das alles, während Sie Drucke erhalten, die dem Endprodukt bemerkenswert ähnlich sehen.

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