Letztes Jahr ist HP (Hewlett Packard), bekannt durch seine Laptops, 2D-Drucker usw., mit einer ziemlich neuen Technologie namens Multi Jet Fusion oder MJF in den 3D-Druckmarkt eingetreten. Die Technologie war völlig neu für die 3D-Druckindustrie und gewinnt in der Massenfertigung an Bedeutung. In diesem Artikel vergleichen wir die für Multi Jet Fusion-Drucker verfügbaren Materialien und vergleichen sie mit ihren SLS- und Harz-Gegenstücken. Alle Daten stammen aus den Datenblättern der Hersteller.
Wie funktioniert HP Multi Jet Fusion (MJF)?
Wenn man HP MJF mit einer anderen 3D-Drucktechnologie vergleichen müsste, käme sie SLS am nächsten, unterscheidet sich aber dennoch in vielen Aspekten. Der MJF-Drucker breitet sich aus eine dünne Pulverschicht (häufig PA, PP oder TPU) über der Bauplatte. Der Drucker erhitzt diese Schicht auf eine nahe Sintertemperatur. Ein Satz Strahldüsen fährt über das Pulverbett und scheidet ein Schmelzmittel ab. Zusätzlich druckt die Maschine ein Detaillierungsmittel, das das Sintern in der Nähe der Kante des Teils stoppt, um eine höhere Genauigkeit zu erzielen. Eine IR-Energiequelle fährt dann über das Baubett und sintert die Bereiche, in denen das Schmelzmittel abgeschieden wurde. Der Rest des Pulvers bleibt unverändert. Der Vorgang wiederholt sich, bis alle Teile vollständig sind.
Bild von Gagat-Studio: Reinigung eines mit HP MJF 3D-Drucker 3D-gedruckten Builds.
Vergleich von Materialien und Eigenschaften von HP MJF mit Harz und Spritzguss.
HP MJF ist mit einigen Materialien kompatibel, derzeit verfügbar sind PA12, PA11, PP und TPU. Die meisten dieser Materialien werden mit Herstellern entwickelt, die auch SLS-Pulver entwickeln.
PA12-Eigenschaften für HP MJF-Technologie
Zuvor haben wir bereits die Eigenschaften des SLS-3D-Drucks mit Spritzguss und Harz verglichen. Nun haben wir die PA12-Eigenschaften laut HP-Datenblatt in die folgende Tabelle aufgenommen.
Tabelle: Vergleich der Eigenschaften von 3D-gedrucktem PA12 mit Photopolymerharzen.
| Ferienhäuser | PA12 (SLS in XY-Richtung) | PA12 (Spritzguss) | PA12 für HP MJF | Liqcreate Clear Impact |
| Zugmodul | 1,85 GPa | 1,1 GPa | 1,9 GPa | 1,4 GPa |
| Zugfestigkeit | 50 MPa | 50 MPa | 50 MPa | 47 MPa |
| Reißdehnung | 6 - 11% | > 50% | 9 - 17% | 15 - 25% |
| IZOD Schlagzähigkeit (gekerbt) | 32 J/m | ~144 J/m (andere Quelle) | - | 31 J/m |
| Schlagzähigkeit (gekerbt) | - | - | 3,8 – 4,2 kJ/m2 | - |
| Biegefestigkeit | 66 MPa | 58 MPa | - | 58 MPa |
| Biegemodul | 1,6 GPa | 1,8 GPa | - | 1,7 GPa |
Obwohl einige Eigenschaften nicht verfügbar sind, scheinen die Eigenschaften des MJF-Druckers denen von SLS-3D-gedruckten Teilen ziemlich ähnlich zu sein.
PA11-Eigenschaften für HP MJF-Technologie
Ein ähnlicher Vergleich wird mit PA12 MJF vs. SLS vs. Photopolymerharz durchgeführt. Als Vergleich dient Formlabs Nylon 11 / PA11. Alle Daten stammen aus den Datenblättern der Hersteller.
Tabelle: Vergleich der Eigenschaften von 3D-gedrucktem PA11 mit Photopolymerharzen.
| Ferienhäuser | PA11 (SLS in XY-Richtung) | PA11 für HP MJF | Liqcreate Clear Impact |
| Zugmodul | 1,6 GPa | 1,8 GPa | 1,4 GPa |
| Zugfestigkeit | 49 MPa | 54 MPa | 47 MPa |
| Reißdehnung | 40% | 25 - 40% | 15 - 25% |
| IZOD Schlagzähigkeit (gekerbt) | 71 J/m | - | 31 J/m |
| Schlagzähigkeit (gekerbt) | - | 3,8 – 4,2 kJ/m2 | - |
| Biegefestigkeit | 55 MPa | - | 58 MPa |
| Biegemodul | 1,4 GPa | - | 1,7 GPa |
Auch hier sind einige Eigenschaften nicht verfügbar. Ähnlich wie beim PA12-Vergleich scheinen die Eigenschaften des MJF-Druckers denen von SLS-3D-gedruckten Teilen ziemlich ähnlich zu sein.
PP-Eigenschaften für die HP MJF-Technologie im Vergleich zu SLS und Photopolymerharz
Das Sinterit PP wurde als Referenz für die SLS-3D-Druckeigenschaften genommen. PP ist ein ziemlich schwieriges Material zum Kopieren im SLS-, MJF-Pulverdruck und auch in Photopolymerharzen.
Tabelle: Vergleich der Eigenschaften von 3D-gedrucktem PP mit Photopolymerharzen.
| Ferienhäuser | PP (SLS 3D-gedruckt) | PP (Spritzguss) | PP für HP MJF | Liqcreate Tough-X |
| Zugmodul | 0,824 GPa | ~1 – 1.4 GPa | 1.6 GPa | ~0.3 GPa |
| Zugfestigkeit | 19.3 MPa | 33 MPa | 29 MPa | 15 MPa |
| Reißdehnung | 44.4% | 150% | 14 - 20% | 100 - 150% |
| IZOD Schlagzähigkeit (gekerbt) | - | 0,07 kJ / m | - | 72 J/m |
| Charpy ungekerbte Schlagfestigkeit | 30 kJ / m2 | - | 3,5 kJ / m2 | |
| Biegefestigkeit | 25.6 MPa | ~ 40 MPa | - | 11.4 |
| Biegemodul | 0,66 GPa | ~1,0 – 1.4 GPa | - | ~0.3 GPa |
| Ufer D. | 80 | - | 60 |
Es sollte beachtet werden, dass allgemeine Eigenschaften von spritzgegossenem PP schwer zu erfassen sind. Denn für thermoplastische Werkstoffe steht ein breites Eigenschaftsspektrum zur Verfügung. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Technologien und der Wahl des PP sind in der obigen Tabelle ersichtlich.
TPU/Elastomer-Eigenschaften für die HP MJF-Technologie im Vergleich zu SLS und Photopolymerharz
Für die MJF-Düsentechnologie steht ein thermoplastisches Polyurethan (TPU)-Material zur Verfügung. Die Eigenschaften variieren in XY- und Z-Ausrichtung, wie aus der Abweichung in den Eigenschaften unten ersichtlich ist. Im Vergleich zu den Pulvern DuraForm Flex und DuraForm Elastomer SLS von 3D-Systems.
Tabelle: Vergleich der Eigenschaften von 3D-gedrucktem TPU mit Photopolymerharzen.
| Ferienhäuser | DuraForm Flex (SLS-TPE) | DuraForm-Elastomer (SLS-TPE) | TPU für HP MJF | Liqcreate Tough-X | Liqcreate Flexible-X |
| Zugmodul | 0,007 GPa | 0,005 GPa | 0,085 GPa | ~0.3 GPa | < 0.05 GPa |
| Zugfestigkeit | 1,8 MPa | 2,1 MPa | 8 - 10 MPa | 15 MPa | 2,4 MPa |
| Reißdehnung | 110% | 200% | 137 - 291% | 100 - 150% | 120 - 160% |
| Reißfestigkeit | 15,1 J/m | 15,4 J/m | 50 – 61 kN/m | 67.9 kN / m | 14.9 kN / m |
| Shore A | 45 – 75 | 59 | - | 95 | 55 |
Vergleicht man alle Eigenschaften, hat jede Technologie und jedes Material seinen eigenen Vorteil. Leider sind einige Messungen anders oder in den offiziellen Datenblättern nicht verfügbar. Ein 1-zu-1-Vergleich ist damit kaum möglich.
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