Gemeinsame Weiterentwicklungen der Technologie, von Materialien und neue Vertriebspartnerschaften belegen die Vielfältigkeit der Anwendungsmöglichkeiten.
Von Sabine Slaughter
Nach jahrelangen Recherchen, Vertriebspartnerschaften und vielen Investitionen in eine eigene Entwicklung stellte HP vor einigen Jahren seine Multi Jet Fusion Technologie für den 3D-Druck vor. Die Expertise des Unternehmens in Bezug auf Feinmechanik, Bildgebung sowie spritzbare Materialien und nicht zuletzt das bereits im 2D-Tintenstrahldruck erworbene Wissen, flossen in die Entwicklung der Maschinenserie ein.
Bei der Multi Jet Fusion Technologie von HP werden die Materialien im Vorfeld des Drucks zusammengemischt und nach dem Druck verschmolzen. Eine automatische Materialrückführung sorgt dafür, dass wenig Makulatur entsteht. Das Gerät erreicht eine Geschwindigkeit von 30 Millionen Tropfen pro Sekunde je einzelnen Zoll des Arbeitsbereiches. Funktionelle Agents von HP werden mit Hilfe von Druckköpfen gejettet und dann im Arbeitsbereich verschmolzen, vereinzelt und Punkt für Punkt umwandelt.
Multi Jet Fusion-Technologie
Bei der Multi Jet Fusion Technologie scannen zwei Druckschlitten den Arbeitsbereich in senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen. Ein Schlitten bringt eine frische Materialschicht auf den Arbeitsbereich auf, der zweite verteilt die funktionellen Agents und lässt die gedruckten Bereiche verschmelzen. Da der Schlitten mit den funktionellen Agents zunächst die Arbeitsfläche aufwärmt, deren Temperatur misst und dann die funktionellen Agents verteilt und diese mittels Energie hintereinander verschmelzen, ist eine genaue Temperaturkontrolle bei jeder Schicht gewährleistet. Neben dem Fusion Agent wird auch ein Detailing Agent aufgebracht, der das Verschmelzen an Grenzflächen entweder verstärkt oder abschwächt. Beide Prozesse, das Aufbringen frischen Materials und das Verschmelzen, sind voneinander getrennt. Dieses ermöglicht unabhängige Optimierungsprozesse in Bezug auf Leistung, Zuverlässigkeit und Produktivität wodurch die Multi Jet Fusion Technologie-Plattform skalierbar wird. Nach dem Druck und der Fertigung des Teils erfolgt die Abkühlung des Produkts in einer so genannten Jet Fusion Processing Station. Anschließend werden die Teile ausgepackt und das Baumaterial zurückgewonnen und aufgefrischt.
Die Thermo-Inkjet-Technologie von HP ermöglicht es Druckköpfe in Blöcken entlang der gesamten Breite des Arbeitsbereiches zu platzieren. Somit lassen sich, je nach Anforderung, Arbeitsbereiche unterschiedlicher Größe schaffen. Eine weitere Möglichkeit ist das hinzufügen weiterer Blöcke und Düsen entlang der Scan-Richtung damit Geschwindigkeit, Funktionalität und Redundanz der Düsen optimiert werden können und eine zuverlässige Druckqualität zu erzielt werden kann.
Transforming-Agents sorgen für Sicherheit
Ebenso lassen sich auch die Reihenfolge der Schritte ändern oder zusätzliche Agents – so genannte Transforming-Agents – dem Prozess hinzufügen. Unterschiedliche Farben werden beispielsweise mittels Transforming-Agents gedruckt. Dieses ermöglicht nicht nur den Farb-3D-Druck, sondern kann im funktionalen Bereich auch sichtbare Indikatoren ermöglichen welche beispielsweise den Verschleiß eines Produktes anzeigen und damit den rechtzeitigen Austausch dieses Teiles ermöglichen. Gleichfalls lassen sich Sicherheitsmerkmale mit sichtbarer oder unsichtbarer Farbe drucken, die unter anderem in einigen Branchen, wie dem Flugzeugbau, erforderlich sind. Einige Transforming-Agents können auch die Materialeigenschaften beeinflussen um strapazierfähigere, härtere oder glättere Oberflächen mit einem geringeren Reibungskoeffizienten zu erstellen.
Eine weitere Möglichkeit ist das Aufbringen von Transforming-Agents welche leitende Eigenschaften besitzen. So lassen sich solche Leiterbahnen innerhalb und außerhalb eines Produktes aufbringen. Diese können dann ihren Zustand während des Betriebs messen und melden. Denkbar sind auch Teile oder Produkte mit so genannten Wheatstone-Brücken (Reihen von Spannungsprüfern), die auf das Teil wirkende Lasten während des Betriebs messen. Eingedruckte Leiterbahnen können mit an der Oberfläche befindlichen elektrischen Sensoren verbunden werden und so ebenfalls in Echtzeit und/oder per stromsparender Drahtlostechnologie melden.
Offene Plattform
HP setzt bei seiner Multi Jet Fusion Technologie auf eine offene Plattform, die laut Herstellerangaben eine hohe Produktivität, geringe Hardware-Kosten, hohe Bauqualität, geringe Stückkosten sowie eine Vielzahl an Materialien und hohe Belastbarkeit und Elastizität derselben offeriert. Hierdurch würden neue Anwendungen der additiven Fertigung ermöglicht, die Kompromisse und Einschränkungen anderer Technologien vermeidet. Laut HP wird das Problem der verminderten Zugfestigkeit an der Z-Achse damit überwunden, dass sich bei der Multi Fusion Technologie die Zugfestigkeit der Z-Achse mit denen der X- und Y-Ebene vergleichen lässt.
Gemeinsam mit BASF, Arkema und Siemens und anderen entwickelt das Unternehmen neue Materialien für die additive Herstellung von Teilen, aber auch ganzen Produkten. Deloitte, BMW, Nike, Jabil, Johnson & Johnson, MW, Group. Materialize, Autodesk, SAP, Dassault Systèmes, Evonik, Sinopec Yanshan Petrochemicals oder auch Lehman & Voss, sind nur einige der prominenten Namen die bereits eine Technologiepartnerschaft mit HP abgeschlossen haben oder an der Weiterentwicklung der Multi Jet Fusion Technologie, Materialien, Konstruktions- und Produktionssoftware und/oder deren Workflows etc. arbeiten.
HP gab kürzlich bekannt, dass es, neben dem Druck von Kunststoffen, Keramik und ähnlichem, nun auch in den Metalldruck einsteigen will. Die Möglichkeiten der Multi Fusion Technologie ermöglichen dieses. Laut HP handelt es sich bei der additiven Fertigung um die vierte Industrielle Revolution, die der zwölf Billionen Dollar Fertigungsindustrie bevorsteht und das Unternehmen will diese (R)evolution mit gestalten und ein wichtiger Teil dessen werden.
