Wie reduziert man die Verformung beim MJF-3D-Druck?

Wie reduziert man die Verformung beim MJF-3D-Druck?

Als Anbieter von MJF-3D-Druckdiensten (Multi Jet Fusion) bin ich bei der Erzielung qualitativ hochwertiger Drucke auf zahlreiche Herausforderungen und Erfolge gestoßen. Eines der häufigsten Probleme, mit denen wir uns häufig befassen, ist die Verformung beim MJF-3D-Druck. In diesem Blog-Beitrag werde ich einige der Strategien und Techniken vorstellen, die unserer Meinung nach wirksam sind, um Verformungen zu reduzieren und die Gesamtqualität unserer Drucke zu verbessern.

Lassen Sie uns zunächst verstehen, was beim MJF-3D-Druck zu Verformungen führt. Beim Druckvorgang wird das Polymerpulver Schicht für Schicht selektiv verschmolzen. Wenn die Schichten abkühlen, ziehen sie sich zusammen. Wenn diese Kontraktion über den gesamten Druck ungleichmäßig ist, kann es zu Verwerfungen kommen. Dabei spielen Faktoren wie Druckgeometrie, Materialeigenschaften und Druckparameter eine Rolle.

Optimieren Sie die Druckgeometrie

Das Design des zu druckenden Teils hat einen erheblichen Einfluss auf die Verformung. Komplexe Geometrien mit großen, flachen Oberflächen sind anfälliger für Verformungen als kompliziertere, gut unterstützte Formen. Eine Möglichkeit, diesem Problem zu begegnen, besteht darin, Unterstützungsstrukturen hinzuzufügen. Diese Strukturen können dazu beitragen, die durch die Kontraktion beim Abkühlen verursachte Spannung zu verteilen und so die Wahrscheinlichkeit von Verformungen zu verringern.

Beispielsweise können wir bei einem großen, flachen Teller dem Design kleine Rippen oder Zwickel hinzufügen. Diese zusätzlichen Elemente wirken als Versteifungen und verhindern, dass sich die Platte verbiegt oder wellt. Beim Entwerfen von Teilen für den MJF-3D-Druck ist es wichtig zu berücksichtigen, wie das Teil abkühlt und sich zusammenzieht. Vermeiden Sie die Erstellung von Designs mit großen, nicht unterstützten Bereichen, die zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung führen können.

Ein weiterer Aspekt der Druckgeometrie ist die Ausrichtung des Teils auf der Bauplattform. Die Ausrichtung kann die Wärmeübertragung beim Drucken und Abkühlen beeinflussen. Durch sorgfältige Auswahl der Ausrichtung können wir eine gleichmäßigere Kühlung gewährleisten und Verformungen reduzieren. Wenn ein Teil beispielsweise eine lange, dünne Struktur hat, kann der vertikale statt horizontale Druck dazu beitragen, Verformungen zu minimieren. Dies liegt daran, dass der vertikale Druck eine bessere Wärmeableitung ermöglicht und das Risiko einer ungleichmäßigen Kontraktion verringert.

Wählen Sie das richtige Material

Das beim MJF-3D-Druck verwendete Material ist ein entscheidender Faktor zur Vermeidung von Verformungen. Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche thermische Eigenschaften, wie zum Beispiel den Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE). Materialien mit einem niedrigeren WAK neigen weniger dazu, sich beim Abkühlen zu verziehen, da sie sich bei Temperaturänderungen weniger ausdehnen und zusammenziehen.

In unserem Unternehmen verwenden wir häufig hochwertige Nylonmaterialien für den MJF-3D-Druck. Nylon hat im Vergleich zu einigen anderen Polymeren relativ niedrige CTE-Werte, was es zu einer beliebten Wahl zur Reduzierung von Verformungen macht. Darüber hinaus verfügt Nylon über gute mechanische Eigenschaften, die dazu beitragen können, die Form des gedruckten Teils beizubehalten.

Allerdings sind nicht alle Nylonmaterialien gleich. Wir wählen sorgfältig Nylonqualitäten aus, die speziell für den MJF-3D-Druck entwickelt wurden. Diese Materialien sind für den Einsatz im Multi-Jet-Fusion-Verfahren optimiert und sorgen für eine bessere Verschmelzung und weniger Probleme mit Verformungen. Bei der Auswahl eines Materials ist es auch wichtig, die spezifischen Anforderungen des Endteils zu berücksichtigen, wie z. B. Festigkeit, Flexibilität und chemische Beständigkeit.

Passen Sie die Druckparameter an

Druckparameter spielen eine entscheidende Rolle bei der Kontrolle der Verformung beim MJF-3D-Druck. Besonders wichtig sind die Temperatureinstellungen. Die Temperatur der Baukammer und des Pulverbetts kann erheblich beeinflussen, wie das Polymerpulver schmilzt und abkühlt.

Wenn die Temperatur in der Baukammer zu niedrig ist, können die Schichten möglicherweise nicht richtig verschmelzen, was zu einer schwachen Bindung zwischen den Schichten und einem erhöhten Risiko von Verformungen führt. Wenn andererseits die Temperatur zu hoch ist, kann das Material zu stark verschmelzen, was zu übermäßigem Schrumpfen und Verziehen führt. Wir verwenden ein sorgfältig kalibriertes Temperaturkontrollsystem, um während des gesamten Druckprozesses die optimale Temperatur aufrechtzuerhalten.

Die Energiedichte des Fixiermittels beeinflusst auch die Druckqualität und die Möglichkeit eines Verzugs. Das Schmelzmittel wird verwendet, um die Pulverpartikel selektiv miteinander zu verschmelzen. Durch die Anpassung der Menge und Verteilung des Fixiermittels können wir den Grad der Fixierung und die Abkühlgeschwindigkeit des gedruckten Teils steuern. Eine höhere Energiedichte kann zu einer stärkeren Fusion führen, kann aber auch das Risiko einer Verformung erhöhen, wenn sie nicht richtig gehandhabt wird.

Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Schichtdicke. Dünnere Schichten führen im Allgemeinen zu einer besseren Oberflächenbeschaffenheit und weniger Verformungen, da sie eine gleichmäßigere Kühlung ermöglichen. Das Drucken mit dünneren Schichten erhöht jedoch auch die Druckzeit. Basierend auf den spezifischen Anforderungen jedes Projekts finden wir ein Gleichgewicht zwischen Schichtdicke, Druckgeschwindigkeit und Verzugsreduzierung.

Nachbearbeitungstechniken

Die Nachbearbeitung kann auch dazu beitragen, Verformungen in MJF-3D-gedruckten Teilen zu reduzieren. Eine gängige Nachbearbeitungsmethode ist das Glühen. Beim Tempern handelt es sich um einen Wärmebehandlungsprozess, bei dem das gedruckte Teil auf eine bestimmte Temperatur unterhalb seines Schmelzpunkts erhitzt und dann langsam abgekühlt wird. Dieser Prozess trägt dazu bei, interne Spannungen abzubauen, die möglicherweise während des Druckvorgangs entstanden sind, und so das Verziehen zu reduzieren.

Normalerweise verwenden wir einen kontrollierten Glühofen, um sicherzustellen, dass das Teil gleichmäßig erhitzt und abgekühlt wird. Die Glühtemperatur und -dauer hängen vom verwendeten Material sowie von der Größe und Geometrie des Teils ab. Nach dem Glühen ist das Teil formstabiler und neigt weniger dazu, sich mit der Zeit zu verziehen.

Darüber hinaus können wir mechanische Nachbearbeitungstechniken wie Schleifen oder maschinelle Bearbeitung einsetzen, um kleinere Verzugsprobleme zu beheben. Diese Techniken können dazu beitragen, die Oberflächenbeschaffenheit und die Gesamtform des Teils zu verbessern. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass diese Techniken eher für die Korrektur kleiner Abweichungen als für schwerwiegende Verzugsprobleme geeignet sind.

Anwendungen aus der Praxis

Um zu veranschaulichen, wie wichtig es ist, Verformungen beim MJF-3D-Druck zu reduzieren, schauen wir uns einige reale Anwendungen an.Multi Jet Fusion-Druckwird häufig in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im Industriemaschinenbau.

In der Automobilindustrie beispielsweise3D-Druck-Nylon-Ansaugkrümmerrohrwird immer beliebter. Eine Verformung dieser Teile kann zu Undichtigkeiten, verminderter Leistung und potenziellen Sicherheitsproblemen führen. Durch die Umsetzung der oben genannten Strategien können wir sicherstellen, dass die Ansaugkrümmerrohre mit hoher Präzision und minimalem Verzug gedruckt werden und den strengen Qualitätsstandards der Automobilindustrie entsprechen.

Im Bereich IndustriemaschinenHP4200 Drucker für Maschinenteilewird häufig zur Herstellung kundenspezifischer Teile verwendet. Diese Teile müssen genaue Abmessungen und stabile Formen haben, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Durch die Reduzierung von Verformungen wird sichergestellt, dass die Teile perfekt in die Maschine passen, wodurch Ausfallzeiten und Wartungskosten reduziert werden.

Abschluss

Die Reduzierung von Verformungen beim MJF-3D-Druck ist eine vielschichtige Herausforderung, die eine sorgfältige Prüfung der Druckgeometrie, der Materialauswahl, der Druckparameter und der Nachbearbeitungstechniken erfordert. Als Anbieter von MJF-3D-Druckdiensten haben wir einen umfassenden Ansatz entwickelt, um dieses Problem anzugehen und unseren Kunden qualitativ hochwertige Drucke zu liefern.

Wenn Sie an unseren MJF-3D-Druckdiensten interessiert sind oder Fragen zur Reduzierung von Verformungen in Ihren Projekten haben, besprechen wir gerne Ihre Anforderungen. Kontaktieren Sie uns, um ein Gespräch darüber zu beginnen, wie wir Ihnen helfen können, mit dem MJF-3D-Druck die besten Ergebnisse zu erzielen.

Referenzen

• Gibson, I., Rosen, DW, & Stucker, B. (2015). Additive Fertigungstechnologien: 3D-Druck, Rapid Prototyping und direkte digitale Fertigung. Springer.
• Wohlers, T. (2019). Wohlers-Bericht 2019: 3D-Druck und additive Fertigung – Stand der Branche. Wohlers Associates.