PolyJet 3D-Druck:Vorteile, Materialien und Typen erklärt

Beim PolyJet-3D-Druck handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung mehrfarbiger und aus mehreren Materialien bestehender Komponenten mithilfe eines Prozesses, der dem von Standard-Tintenstrahldruckern ähnelt. Ein Tintenstrahlkopf trägt mehrere Tröpfchen eines Photopolymers auf einer Bauplatte ab. Eine UV-Lichtquelle härtet diese Schicht sofort aus und der Vorgang wird wiederholt, bis das Teil fertig ist. 

Der Hauptvorteil des PolyJet-Drucks besteht in der Möglichkeit, Teile mit mehreren Farben und Materialien in einem Arbeitsgang zu erstellen. Dies ermöglicht die Erstellung von Prototypen, die in Farbe und Haptik genau dem Endprodukt entsprechen. PolyJet kann diese mehrfarbigen Teile auch viel schneller erstellen als die meisten anderen 3D-Drucktechnologien. Beim PolyJet-3D-Druck können mehrere verschiedene Materialien verwendet werden, die transparent sein und gummiartige Eigenschaften haben können, während sie gleichzeitig die Eigenschaften gängiger Thermoplaste wie ABS oder Polypropylen simulieren.

Was ist PolyJet™ 3D-Druck?

Das PolyJet™ 3D-Druckverfahren nutzt einen Druckkopf im Einlassstil, der mehrere verschiedene Materialien aus unabhängigen Düsen auf die Bauplattform auftragen kann; Daher ist PolyJet™ eine Unterklasse des Tintenstrahldrucks. Bei den in PolyJet™-Druckern verwendeten Materialien handelt es sich ausschließlich um Photopolymere. Diese 3D-gedruckten Polymere verfestigen sich, wenn sie UV-Licht ausgesetzt werden. PolyJet™-Teile erfordern außerdem Stützmaterialien für große Überhänge und Innenvolumina, was bedeutet, dass möglicherweise eine gewisse Nachbearbeitung erforderlich ist. PolyJet eignet sich hervorragend für den Farb-3D-Druck, wie unten gezeigt:

Was sind die Vorteile des PolyJet-Drucks?

Der Vorteil der Verwendung von PolyJet™-Druckern besteht darin, dass sie schnell form-, passgenaue und funktionale Prototypen herstellen können. Diese Prototypen sehen aus und fühlen sich an wie das Endprodukt, da sie verschiedene Farben und Materialien verwenden. Beispielsweise kann ein Modell einer Handbohrmaschine gedruckt werden, das alle relevanten Farben und die Haptik des endgültigen Teils aufweist und außerdem über einen Softgrip-Griff verfügt.

Welche verschiedenen Arten von PolyJet 3D-Druckern gibt es?

Zu den PolyJet™ 3D-Druckern gehören: 

1. Objet30: Wird zum Bedrucken gummiartiger Materialien bis hin zu einer J4100-Maschine mit hohem Produktionsvolumen verwendet.
2. J5 Medijet: Eine speziell für die medizinische Industrie entwickelte Maschine.
3. J5 Dentajet: Eine speziell für die Dentalindustrie entwickelte Maschine.

PolyJet™ ist eine Marke von Stratasys für ein 3D-Druckverfahren im Materialstrahlverfahren. Das Unternehmen bietet eine breite Palette von PolyJet™-Druckern an.

Was sind die Anwendungen des PolyJet 3D-Drucks?

PolyJet™ 3D-Druck wird in der Dentalindustrie häufig zur Herstellung präziser Formen und für chirurgische Hilfsmittel in der Medizinindustrie eingesetzt. Mit dem Verfahren können auch mehrfarbige und aus mehreren Materialien bestehende Bauteile in einem Schritt gedruckt werden. Daher wird es häufig für die schnelle Prototypenherstellung verwendet und bietet den zusätzlichen Vorteil, dass die Farben des Endprodukts erhalten bleiben. Funktionelle Prototypen sind auch mit Materialien wie simuliertem Polypropylen und ABS möglich. Ein Beispiel eines PolyJet-Prototyps finden Sie unten:

Welche Materialien werden beim PolyJet-Druck verwendet?

PolyJet™-Drucker nutzen eine Materialkategorie:Photopolymere. Diese Materialien werden in flüssiger Form aufgetragen und mittels UV-Licht ausgehärtet. Nachfolgend sind die beim PolyJet™-Druck verwendeten Materialien aufgeführt:

1. Digitale Materialien: Diese Materialien werden durch gleichzeitiges Auftragen von bis zu sieben verschiedenen Harzen hergestellt, um ein äußerst optimiertes Material zu schaffen. Ihre physikalischen und visuellen Eigenschaften hängen von der Konzentration, der Materialart und der Position dieser einzelnen Tröpfchen ab. 
2. Digitaler ABS-Kunststoff: Digital ABS ist eine Sammlung von Photopolymerharzen, die ausgewählt wurden, um die Eigenschaften von herkömmlichem thermoplastischem ABS zu simulieren. Digitales ABS hat vergleichbare Eigenschaften wie Standard-ABS.
3. Gummiähnliche Materialien: Dabei handelt es sich um Materialien, die gummiartige Eigenschaften aufweisen. Die Materialhärte kann auf der Shore-A-Härteskala zwischen 25 und 75 variieren. 
4. Hochtemperaturmaterialien: Hierbei handelt es sich um Materialien mit einer relativ hohen Wärmeformbeständigkeit von 80 °C (mit zusätzlichem Nachhärteprozess). Obwohl dies im Vergleich zu herkömmlichen Hochtemperatur-Thermoplasten relativ gering ist, reicht es für viele Heißluft- und Wasser-Prototyping-Anwendungen immer noch aus. 
5. Transparente Materialien: PolyJet™ bietet ein transparentes Photopolymer namens VeroClear an, das die mechanischen und visuellen Eigenschaften von PMMA (Acryl/Perspex) simuliert. Für eine verbesserte optische Klarheit ist eine Nachbearbeitung wie Polieren erforderlich. Wenn keine vollständige optische Klarheit erforderlich ist, stehen auch transluzente Materialien zur Verfügung. 
6. Starre undurchsichtige Materialien: Diese Materialien haben mit Acryl vergleichbare Eigenschaften und eignen sich daher am besten für leichte Anwendungen, die keinen Stößen oder zyklischen Belastungen ausgesetzt sind. 
7. Simulierte Polypropylenmaterialien: Diese Materialien haben eine fast doppelt so hohe Schlagfestigkeit wie andere PolyJet™-Materialien und eignen sich daher besser für mechanische Anwendungen. Sie können auch die Kapazität von Polypropylen für bewegliche Scharniere und Schnappverbindungen simulieren. 
8. Biokompatible Materialien: Diese Materialien eignen sich für langfristigen direkten Hautkontakt und kurzfristigen Muskelmembrankontakt. 

Wer hat den 3D-PolyJet-Druck entwickelt?

PolyJet ist eine Marke für eine von Stratasys entwickelte 3D-Drucktechnologie im Inkjet-Stil. Das Multi-Jet-Verfahren wurde erstmals 1998 von Objet Industries entwickelt, das später im Jahr 2011 von Stratasys gekauft wurde. Seitdem wurden viele PolyJet Stratasys 3D-Drucker auf den Markt gebracht.

Wie funktioniert PolyJet-Druck?

Beim PolyJet™-Druck werden mehrere Tropfen Photopolymer auf die Bauplattform aufgetragen und sofort eine UV-Lichtquelle über die Schicht geleitet. Dadurch verfestigt sich die Schicht, woraufhin sich die Bauplattform um eine Schicht nach unten bewegt und die nächste Schicht über der vorherigen abgelegt wird. PolyJet™-Drucker verfügen über mehrere unabhängige Druckköpfe, die es ihnen ermöglichen, mehrfarbige Teile und Teile aus mehreren Materialien zu drucken. 

Wie schnell drucken PolyJet-Drucker?

PolyJet™-Drucker gehören zu den schnellsten 3D-Druckern. Ein PolyJet™-Drucker funktioniert ähnlich wie ein Tintenstrahldrucker in dem Sinne, dass er eine Schicht Photopolymer auf die Baulinie aufträgt, als würde er ein Bild dieser Schicht des Teils drucken. PolyJet™-Drucker können am schnellsten drucken, wenn für ein Teil nur ein Harz verwendet wird.

Was ist die Standardgenauigkeit von PolyJet-Material?

PolyJet™-Drucker können mit hervorragender Genauigkeit drucken, mit Schichthöhen zwischen 14 Mikrometer und 55 Mikrometer. Die genaue Genauigkeit hängt vom Gerät und der Druckgeschwindigkeit ab. Die höchste Genauigkeit ist bei langsamsten Druckgeschwindigkeiten erreichbar. Die Maßgenauigkeit des Teils hängt von der Teilegröße ab, wie unten aufgeführt:

1. Kleiner als 100 mm: +- 100 Mikrometer
2. Größer als 100 mm: +- 200 Mikrometer oder 0,06 % der Teilelänge (je nachdem, welcher Wert größer ist)

Wie viel kostet ein PolyJet 3D-Drucker?

PolyJet™-Drucker gehören zu den fortschrittlichsten Druckern auf dem Markt und gelten als Industriegeräte. Daher sollte es nicht überraschen, dass sie im Vergleich zu anderen 3D-Druckern aus Kunststoff im Allgemeinen sehr teuer sind. Ein typischer PolyJet™-Drucker kann zwischen 6.000 und 75.000 US-Dollar kosten. PolyJet-Teile können mit Xometry bei Bedarf zu angemessenen Kosten 3D-gedruckt werden. Sie können jederzeit ein sofortiges Angebot einholen.

Was ist der Unterschied zwischen FDM und PolyJet beim 3D-Druck?

Beim FDM-Druck (Fused Deposition Modeling) wird ein Thermoplast schichtweise aus einer beheizten Extruderdüse aufgetragen. FDM ist typischerweise auf jeweils ein Material beschränkt oder verwendet höchstens zwei Materialien. PolyJet hingegen nutzt Photopolymere und kann in vielen verschiedenen Materialien und Farben gleichzeitig drucken. Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zu FDM vs. PolyJet 3D-Druck.

Was ist der Unterschied zwischen PolyJet und Multijet beim 3D-Druck?

PolyJet und Multijet nutzen eine ähnliche Technologie, d. h. beide spritzen ein Photopolymer auf eine Bauplattform und nutzen UV-Licht, um jeweils eine Schicht auszuhärten. Multijet kann nicht auf mehreren Materialien drucken. Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zu PolyJet vs. Multijet 3D-Druck.

Was ist der Unterschied zwischen PolyJet und SLS beim 3D-Druck?

SLS (Selektives Lasersintern) ist ein Prozess, bei dem ein Laser verwendet wird, um ein Kunststoffpulver, typischerweise Nylon, schichtweise zum endgültigen Teil zu schmelzen. SLS kann jeweils nur ein Material drucken. PolyJet nutzt zur Herstellung von Teilen keine Wärmequelle, sondern UV-Licht zum Aushärten eines photoreaktiven Polymers. Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zu PolyJet vs. SLS 3D-Druck.

Was ist der Unterschied zwischen PolyJet und SLA beim 3D-Druck?

Auch beim SLA-Druck (Stereolithographie) kommen Photopolymere zum Einsatz. Allerdings wird die Bauplatte in einen Behälter mit Photopolymer abgesenkt und mit einer UV-Lichtquelle wird eine Schicht auf die Bauplatte projiziert. Diese Lichtquelle härtet dann die gesamte Schicht auf einmal aus. Der Vorgang wiederholt sich, bis das Teil fertig ist. PolyJet trägt das Photopolymer mithilfe mehrerer unabhängiger Düsen auf der Bauplatte auf und ermöglicht so die Herstellung von Mehrfarben- und Multimaterialteilen. Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zu PolyJet vs. SLA 3D-Druck.

Was ist der Unterschied zwischen PolyJet und Inkjet beim 3D-Druck?

Beim PolyJet-3D-Druck kommt ein Tintenstrahlverfahren zum Einsatz, bei dem Material mithilfe mehrerer unabhängiger Düsen aufgetragen wird. Daher ist Tintenstrahldruck ein Überbegriff für Verfahren wie PolyJet und ähnliche. Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zu PolyJet vs. Inkjet 3D-Druck.

Zusammenfassung

Xometry bietet eine breite Palette an Fertigungsmöglichkeiten, darunter CNC-Bearbeitung, 3D-Druckdienste (einschließlich PolyJet 3D-Druck), Spritzguss, Laserschneiden und Blechbearbeitung. Holen Sie sich noch heute Ihr Sofortangebot.

Urheber- und Markenhinweise

1. PolyJet™ ist eine Marke von Stratasys, Prairie, MN.

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Dean McClements

Dean McClements hat einen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau mit Auszeichnung und über zwei Jahrzehnte Erfahrung in der Fertigungsindustrie. Sein beruflicher Werdegang umfasst wichtige Positionen bei führenden Unternehmen wie Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace und Hyster-Yale, wo er ein tiefes Verständnis für technische Prozesse und Innovationen entwickelte.

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