MJM - Multi Jet Modeling

 

Die Abkürzung MJM steht für Multi Jet Modeling - ein additives Fertigungsverfahren. Mit diesem 3D-Druck Verfahren lassen sich 3-dimensionale Strukturen mit hoher Genauigkeit herstellen. Besonders ist an diesem Prozess aber auch die Anlagentechnik. Warum? Und welche weiteren Vorteile habe ich gegenüber den anderen generativen Fertigungsverfahren? Dies und mehr erfahrt ihr in diesem Artikel.

 

Geschichte des Verfahrens

 

Entwickelt bzw. zum ersten mal vorgestellt wurde diese Methode der additiven Fertigung 1997 durch die Firma 3D Systems. Zu dem Zeitpunkt gab es bei diesem klassischen MJM jedoch noch keine Polymerisation des Grundmaterials durch Licht. Dies wurde erst ab 2002 von den 3D Systems Anlagen eingeführt. Eine weitere Firma welche früh mit dem MJM Verfahren arbeitete, ist Objet Geometries. Gegründet wurde Objet 1998, die Patente und Drucker dieser Firma gehören heute jedoch zu Stratasys, da beide Firmen im Jahre 2012 fusionierten.

Das Druckverfahren ist übrigens neben dem Markennamen MJM auch bekannt als Poly Jet Druck  oder Poly Jet Modeling.

 

Funktionsweise des Verfahrens:

 

Ein lichtaushärtendes Polymer wird bei diesem Verfahren einem Druckkopf zugeführt. Dabei ist das Material zunächst fest und wird im Druckkopf anschließend aufgeschmolzen. Der Kopf ist dabei so aufgebaut, dass das nun flüssige Material über mehrere kleine Düsen, sogenannte "Nano-Jets" auf eine Arbeitsplattform aufgetröpfelt (das Polymer härtet dann bereits aufgrund des Temperaturabfalls) und durch eine im Druckkopf integrierte UV-Lichtquelle sofort ausgehärtet wird. Anschließend fährt die Plattform um die Dicke einer Schicht nach unten und eine weitere Schicht wird auf die bereits ausgehärtete appliziert. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis das Bauteil fertig gedruckt ist.

Durch das tröpfchenweise auftragen des Materials über die sehr feinen Düsen verläuft der Kunststoff direkt vor dem Härteprozess, dadurch sind bei diesem Verfahren sehr glatte Oberflächen herstellbar. Weiterhin können durch den Einsatz mehrerer Düsen verschiedene Materialien und Farben in einem Druck eingesetzt werden. So sind Stützstrukturen häufig aus einem Wachs aufgedruckt, welches eine geringere Schmelztemperatur als das Basismaterial aufweist. Dadurch lässt es sich später leicht aus der Konstruktion ausschmelzen. Diese Nachbearbeitungsmethode ist quasi halbautomatisch und damit zeitsparend, weiter ist sie auch für hochkomplexe Strukturen und empfindliche Geometrien geeignet.

 

Wie die beschriebene Funktionsweise des Multi Jet Modeling abläuft, zeigt euch auch folgendes Video von Solid Concepts:

 

Besonderheiten des Verfahrens

 

Beim Multi Jet Modeling (MJM) wird, wie beim SLA-Verfahren mit einem lichtaushärtenden Polymer und UV-Strahlung gedruckt. Das Material wird beim MJM allerdings über einen Druckkopf und mehrere Düsen auf eine Arbeitsplattform aufgetragen, was wiederum dem FDM-Prozess nahe kommt. Dadurch kann man das Multi Jet Modeling auch als Kombination von FDM und SLA betrachten. Einzigartig macht dieses Fertigungsverfahren der besonders große Druckkopf. Er kann die gesamte Breite der Bauplattform abdecken. Dadurch ist man von der Druckgeschwindigkeit relativ unabhängig, da die Bauzeit bei 1 oder 10 Teilen pro Arbeitsgang nahezu gleich ist.

 

Materialien

 

Verwendet wird häufig Acryl Photopolymer und als Trägermaterial Wachs. Das Wachs hat dabei eine geringere Schmelztemperatur als das Bauteilmaterial, damit es sich bei einer geringeren Temperatur leicht ausschmelzen lässt. Weiterhin gibt es noch einige Spezialmaterialien wie biokompatible Kunststoffe und verschiedene Kunststoffmischungen. Die Materialien sind für die Verarbeitung in Kartuschen verpackt und leicht in die Druckanlagen zu integrieren.

Interessant: die Materialkosten für diese Technologie sind ca. 4-fach höher als beim Lasersintern.

 

Vorteile - Nachteile

 

Vorteile MJM-Prozess

  • Sehr hohe Genauigkeit, Oberflächengüte und Präzision möglich
  • Druckgeschwindigkeit ist unabhängig von der zu fertigenden Bauteilanzahl
  • Der Druckkopf deckt die volle Breite der Bauplattform ab
  • Solange alle Bauteile in den Bauraum passen, ist es egal ob ein oder fünf Teile gedruckt werden
  • Einfache und zeitsparende Nachbearbeitung
  • Gute Stabilität der gedruckten Strukturen
  • Mehrfarbige Multimaterialmodelle möglich

 

Nachteile MJM-Prozess

  • Stützstrukturen und ein zusätzlicher Wärmebehandlungsprozess sind notwendig
  • Für Privatanwender nicht geeignet (sehr teuer)
  • Verbrauchsmaterial vergleichsweise teuer

 

3D-Drucker

 

Poly Jet Drucker sind teuer und eher nicht für den Heimandwenderbereich geeignet. Die Anwendungen dieser Anlagen liegen im industriellen Bereich. Hauptsächlich dort, wo hohe Genauigkeit und Belastbarkeit gefordert wird. Die mit diesen Geräten zu erreichenden Wiederholgenauigkeiten bieten für additive Verfahren relativ gute Voraussetzungen um Kleinserien und Baugruppen pass- und maßgenau aufbauen zu können.