W ostatnich kilku latach druk 3D stał się jedną z najbardziej efektywnych i najczęściej wybieranych technologii do produkcji części, obudów do urządzeń, a nawet specjalistycznych protez. Szukając rozwiązania, które pozwoli niskim kosztem wytworzyć niedużą liczbę elementów, klienci coraz częściej decydują się na druk 3D. Rozwiązanie to ma jednak kilka wariantów, gdzie w komercyjnych zastosowaniach dominują dwa rozwiązania proszkowe – MJF i SLS.
Czym różnią się obie te technologie i jakie korzyści biznesowe dają firmom, które na nie się decydują?
Addytywne technologie proszkowe w druku 3D
Zarówno HP MJF (HP Multi Jet Fusion), jak i SLS (Selective Laser Sintering) to konkurencyjne technologie, które do drukowania części wykorzystują proszek z tworzywa sztucznego (poliamid), który w obu przypadkach jest spiekany w inny sposób.
SLS – jak można wywnioskować z nazwy (Selective Laser Sintering), do spiekania proszku w tym przypadku wykorzystywany jest laser. Warstwa po warstwie, drukarka nakłada kolejne milimetry proszku, które następnie laser utwardza, tworząc pożądany kształt. Technologia ta miała swoje początki jeszcze w latach 80. ubiegłego wieku, długo przed tym, zanim druk 3D był powszechnie stosowany w produkcji. Obecnie jednak, po wielu usprawnieniach, jest ona wciąż wykorzystywana w wielu branżach.
MJF – opracowana przez firmę HP technologia Multi Jet Fusion również do druku wykorzystuje proszek, natomiast nie jest on już spiekany laserowo, a poprzez wykorzystanie środka spajającego i zastosowanie lamp spiekających. Pierwsze drukarki HP MJF zostały wprowadzone na rynek dopiero w 2016 roku jako urządzenia przystosowane do potrzeb nowoczesnych, zwinnych przedsiębiorstw.
Poza wszelkimi charakterystykami technologii addytywnych obie technologie łączy kilka kluczowych cech:
- Opierają się na spiekaniu poliamidu
- Nie wymagają struktur podporowych
- Mają zbliżoną gęstość materiału po wydruku
- Workflow pracy
Tutaj jednak najważniejsze podobieństwa się kończą. Drukarki 3D MJF, jako urządzenia znacznie nowocześniejsze, mają kilka istotnych przewag, chociaż w kilku kwestiach wciąż ustępują starszej technologii SLS. O czym konkretnie mowa?
Kluczowe różnice pomiędzy technologiami druku 3D MJF i SLS
1. Wymienna komora robocza (MJF)
Po zakończeniu wydruku w większość drukarek typu SLS, elementy wewnątrz komory muszą się schłodzić, zanim zostanie rozpoczęty kolejny druk. Chłodzenie to mogło trwać nawet dwukrotnie dłużej niż sam druk. Zwiększa to czas realizacji projektu i efektywność pracy. W przypadku drukarek MJF wymienna komora to standard. Dzięki temu drukarka może pracować cały czas, co ułatwia dostarczanie projektów „na wczoraj”. Takie rozwiązanie zostało wprowadzone dopiero w najnowszych drukarkach SLS.
2. Inne metody spiekania proszku
W przypadku technologii SLS, do spiekania wykorzystywany jest laser w otoczeniu azotu, który jest podawany poprzez generator, a więc sama komora musi być dodatkowo szczelna.
Znacznie wydłużało to czas potrzebny do przygotowania drukarki. W przypadku spiekania laserowego, osiągnięcie odpowiedniej temperatury i stworzenie komory z samym azotem może trwać nawet 7 godzin.
MJF wykorzystuje do tego specjalny tusz, który nie wymaga tak trudnych warunków, czasu i dodatkowych urządzeń, które potencjalnie mogą być podatne na usterki i zmienne warunki. Przygotowanie drukarki do działania to zaledwie 40 minut. W praktyce oznacza to, że jesteśmy w stanie znacznie szybciej weryfikować poprawność druku i dostarczać gotowe projekty.
Jeden z naszych klientów, chcąc przetestować możliwości obu konkurencyjnych rozwiązań, zamówił równolegle elementy u nas i firmy, która pracowała w technologii SLS. Otrzymując zamówienie w piątek, tego samego dnia mogliśmy rozpocząć druk i na niedzielę mieć gotowe elementy. Ze względu na konieczny czas przygotowania drukarki, nasi konkurenci mogli rozpocząć realizację zamówienia dopiero w poniedziałek.
3. Szersza paleta kolorów (SLS)
Wydruki w technologii SLS są białe i można je barwić na właściwie każdy kolor. W przypadku wybór jest ograniczony do ciemnych barw, takich jak te poniżej:
4. Lepsza odporność na wodę (MJF)
Porowatość to kolejna wada druku 3D w technologii SLS. Ze względu na punktowe spiekanie i mniejszą szczelność, elementy bardziej chłoną wodę niż w przypadku tych wykonanych w MJF. Odporność na wodę była niezbędnym czynnikiem dla jednego z naszych klientów korzystał wcześniej z technologii SLS. Drukowane elementy traciły jednak swoje właściwości po regularnym podtapianiu, przez co ostatecznie trafił do nas.
5. Możliwość zastosowań medycznych
Co prawda, zarówno elementy tworzone w MJF, jak i SLS mogą być wykorzystywane np. do protez (skin contact) czy obudów urządzeń w medycynie, to jednak po stronie SLS jest minimalna przewaga. Ze względu na wykorzystanie czystego tworzywa (filamentu) PA12, urządzenia spiekane laserowo mogą być wykorzystywane do narzędzi, które mają bezpośredni kontakt z tkanką wewnętrzną.
6. Gładsze powierzchnie i wytrzymałość (MJF)
Ze względu na mniej widoczne warstwy druku i bardziej estetyczne krawędzie, druk MJF zapewnia znacznie lepszy efekt wizualny. Dzięki temu jest bardziej przystosowany do wszelkiego rodzaju obudów i innych elementów, dla których ważny jest wygląd.
Dodatkowo według naszych badań przeprowadzanych w ramach projektu unijnego, ustaliliśmy, że w technologii MJF nie ma różnicy w wytrzymałości pomiędzy osiami x, y i z. W większości technologii addytywnych, łącznie z SLS, oś z stanowi problem ze względu na sklejanie się warstw.
W jednym z projektów nasz klient miał okazję się przekonać, jak duże to może mieć znaczenie. Zatrzask tworzony w SLS miał tendencję do łamania się we wskazanym miejscu. Po wytworzeniu w drukarce MJF problem ten został zażegnany.
7. Większa precyzja i powtarzalność druku (MJF)
Inną charakterystyką, na którą często zwracają uwagę nasi klienci, jest lepsza powtarzalność druku w porównaniu z wcześniejszymi zamówieniami w technologii SLS. W przypadku wszelkich technologii druku 3D trzeba się liczyć z minimalnymi różnicami w wymiarach drukowanych elementów, ale drukarki MJF są pod tym względem zdecydowanie bardziej godne zaufania. Przy odpowiedniej obsłudze da się uzyskać tolerancję na poziomie +/- 0,2 mm. Co więcej, drukowane modele charakteryzują się tą samą odchyłką dla danego detalu, niezależnie od położenia w komorze. To znaczy, że każdy detal z serii będzie miał otwory o wymiarach „w minusie”. A to pozwala na przewidzenie naddatku pod kolejne obróbki lub procesy.
8. Aspekt ekologiczny i ekonomiczny (MJF)
Urządzenia HP Multi Jet Fusion w procesie druku wykorzystują tylko 20% nowego proszku, pozostałe 80% to przynajmniej raz użyty materiał. W przypadku technologii SLS jest to podział 50/50. Jest to olbrzymia różnica zarówno pod kątem kosztu, jak i zużycia materiału.
Druk 3D MJF – odpowiedź na potrzeby nowoczesnej produkcji
Kiedy w 2018 roku kupowaliśmy pierwszą drukarkę Multi Jet Fusion do Cubic Inch, byliśmy pierwszą taką firmą w Polsce. Od tego czasu zrealizowaliśmy blisko 2500 projektów w rozmaitych branżach i dokupiliśmy 2 kolejne urządzenia tego typu.
Nie ulega wątpliwości, że wraz z pędzącym wzrostem popularności tej technologii, możemy spodziewać się też coraz szybszego rozwoju, a zatem niższych kosztów, jeszcze lepszej wytrzymałości i szerszej palety barw. Jeśli czujesz, że druk 3D MJF może znaleźć zastosowanie w Twojej firmie, umów się z nami na konsultację, a pomożemy Ci wykorzystać w pełni możliwości naszych drukarek HP Multi Jet Fusion.
