Die HP Jet Fusion 3D Druck Technologie


Jet Fusion Funktionsweise

Der Jet Fusion Druckvorgang beginnt mit dem Auftragen einer dünnen Schicht eines Pulvermaterials auf die gesamte Arbeitsfläche. Zum Beispiel in Abbildung 1 wird neues Material von vorne nach hinten aufgetragen. Als nächstes überfährt der für den Druck und die Verschmelzung zuständige Druckschlitten mit einer HP Thermo-Inkjet-Druckkopfanordnung und Energiequellen den Arbeitsbereich von rechts nach links. Die führende Energiequelle wärmt die Arbeitsfläche unmittelbar vor dem Drucken vor, um während des Druckvorgangs eine durchgängige und genaue Temperaturkontrolle bei jeder Schicht zu gewährleisten.

Die Druckköpfe geben nun funktionelle Agents gezielt an mehreren Stellen auf das Material, um die Geometrie des Teils und dessen Eigenschaften zu bestimmen. Der Schlitten zum Drucken und Verschmelzen wird nun von links nach rechts geführt, um die soeben gedruckten Bereiche zu verschmelzen. Nach jedem Materialauftrag wird dem Recoater frisches Material bereitgestellt und die Service Stations können die Druckköpfe gegebenenfalls prüfen, reinigen und warten, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Nach Fertigstellung jeder Schicht wird die Oberfläche des Arbeitsbereichs um die Dicke eines Stücks Druckpapier abgesenkt, und der Schlitten für die Materialbeschichtung führt eine Beschichtung in umgekehrter Richtung aus, um optimale Produktivität zu erreichen. Der Vorgang wird Schicht für Schicht fortgesetzt, bis ein fertiges Teil oder eine Reihe von Teilen in der Build Unit entstanden sind.

Fusing Agents und Detailing Agents

Mit HP Multi Jet Fusion wird jede Schicht eines Teils durch einen Bereich bestimmt, der verschmolzen (oder umgewandelt) wird und von unverschmolzenem Pulver umgeben ist. Das HP 3D PA 12-Pulver mit hoher Wiederverwendbarkeit ist so ausgelegt, dass überschüssiges Pulver minimiert wird und bei einem späteren Druckjob wiederverwendet werden kann.8 Um eine hohe Festigkeit und Oberflächenqualität zu erzielen, ist es wichtig, dass sich die neue Schicht mit jeglichem zuvor verschmolzenen Material darunter verbindet und die Kanten glatt und klar abgegrenzt sind. Dies wird durch den Einsatz mehrerer Agents erreicht, die über die angeordneten HP-Druckköpfe aufgebracht werden. In Abbildung 2 wird der in Abbildung 1 dargestellte Prozess genauer beleuchtet.

Abbildung 2 bietet einen allgemeinen Überblick über die einzelnen Prozessschritte bei der HP Multi Jet Fusion-Technologie. Bei bestimmten HP Jet Fusion 3D-Druckern lässt sich die Reihenfolge der Schritte ändern und es können zusätzliche Agents – sogenannte Transforming Agents – während des Druckvorgangs eingesetzt werden.

Der Vorgang beginnt mit dem Auftragen des Materials in einer dünnen Schicht auf die gesamte Arbeitsfläche, wie in Abbildung

2a schematisch dargestellt ist. Die Abbildungen 2b-d zeigen, was beim ersten Druckvorgang mittels des Schlittens zum Drucken und Verschmelzen passiert. Die Temperatur wurde an mehreren Stellen auf der gesamten Arbeitsfläche gemessen, und in Abbildung 2b wird Energie auf die frische Schicht abgegeben, um die Materialtemperatur unmittelbar vor dem Einsatz der Agents zu kontrollieren. In Abbildung 2c wird der Fusing Agent („F“) punktuell aufgebracht, damit die Partikel miteinander verschmelzen. In Abbildung 2d wird der Detailing Agent („D“) aufgebracht, um den Schmelzvorgang an den betreffenden Stellen entweder abzuschwächen oder zu verstärken. In diesem Beispiel vermindert der Detailing Agent das Verschmelzen an der Grenzfläche, um ein Teil mit scharfen und glatten Kanten herzustellen. Bei den Druckern HP Jet Fusion 3D 4200 und 3200 werden die Agents mit einer Auflösung von 1200 dpi (X und Y) aufgetragen.

 In Abbildung 2e wirkt Energie auf das Material ein, um ausgewählte Bereiche zu verschmelzen. Das verschmolzene Material verbindet sich mit der darunter befindlichen Schicht, wenn diese Schicht in einem früheren Zyklus verschmolzen wurde.

Da mit HP Multi Jet Fusion Teile gefertigt werden können, bei denen die Zugfestigkeit entlang der Z-Achse mit der Zugfestigkeit auf der X- und Y-Ebene vergleichbar ist9, wird das Problem der verminderten Zugfestigkeit an der Z-Achse überwunden, das bei einigen anderen 3D-Drucktechnologien auftritt. Abbildung 2f zeigt die verschmolzenen und unverschmolzenen Bereiche am Rand eines Teils. Die Arbeitsfläche wird nun eingezogen, um den nächsten Beschichtungs-, Druck- und Verschmelzungszyklus vorzubereiten.


Weiter Details finden Sie im technischen White Paper "FUNKTIONSWEISE  HP Jet Fusion 3D Druck", welches Sie hier als PDF herunterladen können.


Der Druckprozeß

Mit der automatischen Pulverrückführung der HP Jet Fusion Processing Station mit Fastcoolingoption wird die Bauteilentnahme, die Bauteil Abkühlung, das Material Recycling, die Pulveraufbereitung und die Befüllung der eingeschobenen Processing Unit für den nächsten Druck, zum Kinderspiel.

Die Personalbindung beim Drucken und Endnehmen der Bauteile reuziert sich auf ein Bruchteil vergleichbarer Systeme und bring dem Kunden eine traumhafte Produktivität der Schichtbauanlage.


Diese enorme Produktivität gepaart mit hervorragenden Materialfestigkeit ist der Einstieg in die Bauteil- und Kleinserienfertigung.