Apa itu Multi Jet Fusion (MJF)? Dijelaskan oleh Hub

Saat ini desainer dan insinyur memiliki banyak pilihan dalam hal banyak teknologi dan bahan pencetakan 3D yang tersedia. Dalam artikel ini, kami menyoroti Multi Jet Fusion (MJF) , teknologi pencetakan 3D milik HP sebagai solusi yang layak untuk banyak aplikasi yang kompleks dan industri. Kami membahas cara kerjanya, manfaatnya, dan apakah itu teknologi yang tepat untuk suku cadang Anda.

Jika Anda tertarik untuk mempelajari lebih lanjut tentang teknologi pencetakan 3D yang tersedia melalui Hub, kunjungi halaman layanan pencetakan 3D kami .

Apa itu pencetakan 3D Multi Jet Fusion (MJF)?

Multi Jet Fusion (MJF) adalah proses pencetakan 3D yang dengan cepat menghasilkan komponen kompleks yang akurat dan detail halus dengan termoplastik bubuk.

Karena dapat secara konsisten dan cepat mengirimkan suku cadang dengan kekuatan tarik tinggi, resolusi fitur halus, dan sifat mekanik yang terdefinisi dengan baik, layanan pencetakan 3D MJF telah dengan cepat menjadi solusi manufaktur aditif (AM) untuk aplikasi industri. Ini biasanya digunakan untuk memproduksi prototipe fungsional dan suku cadang penggunaan akhir, suku cadang yang membutuhkan sifat mekanik isotropik yang konsisten, dan geometri yang organik dan kompleks.

Untuk referensi cepat dan terperinci, tonton video kami tentang MJF.

Bagaimana MJF dikembangkan?

Pertama kali diperkenalkan ke pasar pada tahun 2016, MJF dikembangkan oleh HP Additive, membangun keahlian perusahaan dalam teknologi pencetakan inkjet dan mekanik presisi. Perkembangan MJF dapat ditelusuri kembali ke beberapa dekade sebelumnya.

Pada 1990-an, manufaktur aditif (AM) memulai transisinya dari hanya digunakan semata-mata untuk penelitian dan pengembangan. Dunia nyata, aplikasi industri di bidang manufaktur sudah di depan mata. Namun, kecepatan dengan cepat menjadi kendala utama dalam transisi ini. Dibandingkan dengan pencetakan injeksi atau stamping logam, misalnya, sebagian besar printer 3D membutuhkan waktu lama untuk memproduksi suku cadang.

Salah satu pendekatan yang dilakukan oleh pengadopsi awal teknologi pencetakan 3D untuk mempercepat produksi adalah dengan menggunakan "pertanian" atau susunan beberapa mesin. Idenya adalah untuk mencetak dalam jumlah yang lebih tinggi dengan kekuatan mesin ekstra. HP memilih pendekatan yang lebih terintegrasi dan berfokus pada otomatisasi.

Di hub AM global mereka di Barcelona, ​​HP mengembangkan sistem yang membangun bagian-bagian lapis demi lapis dalam lapisan besar bahan bubuk, dengan mesin tambahan yang dipasang untuk pasca-pemrosesan yang mulus. Mirip dengan Sintering Laser Selektif (SLS) dan desain fusi tempat tidur bubuk lainnya, sistem ini berkembang menjadi teknologi MJF saat ini.

Bagaimana cara kerja Multi Jet Fusion?

Menggunakan susunan inkjet, MJF bekerja dengan mendepositkan bahan sekering dan merinci di lapisan bahan bubuk, kemudian menggabungkannya menjadi lapisan padat. Printer mendistribusikan lebih banyak bubuk di atas tempat tidur, dan prosesnya berulang lapis demi lapis.

Berikut adalah langkah-demi-langkah bagaimana MJF membangun bagian:

• Unit build yang dapat dipindahkan ditempatkan ke dalam printer

• Kereta pengangkat material bergerak melintasi area pembuatan, menyimpan lapisan tipis material bubuk

• Kereta pencetakan dan peleburan bergerak melintasi area build, memanaskan bubuk terlebih dahulu ke suhu tertentu untuk memberikan konsistensi material 

• Serangkaian agen sekering nozel inkjet ke lapisan bubuk di area yang sesuai dengan geometri dan properti komponen 

• Setelah setiap lapisan selesai, unit bangunan ditarik untuk menciptakan ruang bagi lapisan material berikutnya yang akan disimpan

• Proses ini berulang hingga pembangunan selesai

Ketika proses pencetakan selesai, unit build berisi bagian yang dicetak dan bubuk yang tidak digunakan. Anda menggunakan stasiun pemrosesan terpisah, yang terpasang pada unit build yang dapat dipindahkan, untuk mendinginkan dan membongkar bagian tersebut, dan memulihkan kelebihan bubuk untuk digunakan nanti. Peledakan manik membantu menghilangkan bedak yang tersisa dan memungkinkan Anda melanjutkan ke langkah kosmetik lainnya.

Bahan apa yang digunakan MJF?

Secara umum, Anda dapat membagi bahan yang digunakan untuk MJF menjadi plastik kaku dan plastik fleksibel. Plastik kaku termasuk Nylon PA11, Nylon PA12 dan PP, sedangkan plastik fleksibel termasuk Estane 3D TPU M95A. Sistem HP berfokus terutama pada bahan poliamida, yang dikembangkan oleh HP dan mitranya.

Berikut adalah daftar bahan cetak 3D MJF yang tersedia pada platform Hub.

Materi	Deskripsi
HP PA 12 (Nilon 12)	Nylon 12 adalah termoplastik yang kuat dengan sifat fisik dan ketahanan kimia yang sangat baik, ideal untuk prototipe fungsional dan aplikasi penggunaan akhir.
HP PA 12 isi kaca	Nilon berisi kaca diperkuat dengan manik-manik kaca dan menciptakan komponen dengan kekakuan dan stabilitas termal yang lebih tinggi daripada nilon standar.

Bagaimana cara kerja pasca-pemrosesan MJF?

Mirip dengan proses manufaktur lainnya, pemrosesan lebih lanjut diperlukan sebelum bagian siap untuk pembuatan prototipe atau aplikasi penggunaan akhir. Namun, pasca-pemrosesan dengan MJF relatif ringan dibandingkan dengan teknologi AM lainnya.

Saat Anda menyelesaikan pekerjaan cetak, Anda akan mendapatkan unit build yang diisi dengan bedak tiga dimensi dari bubuk yang tidak menyatu, dengan bagian yang terkubur di dalamnya.

Ini adalah langkah-langkah utama dalam pasca-pemrosesan MJF:

• Pendinginan: Ini terjadi di dalam unit build, meskipun HP menawarkan unit modul untuk pendinginan alami, sehingga unit build dapat digunakan untuk cetakan baru tanpa harus menunggu bubuk dan bagian menjadi dingin.

• Memulihkan bedak yang tidak menyatu: Setelah unit build mendingin, pindahkan ke stasiun pemrosesan dan vakum bubuk yang tidak digunakan ke dalam wadah untuk digunakan nanti.

• Peledakan manik: Buang sisa bubuk dengan bead blasting, air blasting atau water blasting. Anda dapat melakukannya secara manual atau otomatis, menggunakan tumbler, pembersih ultrasonik, atau mesin finishing getar.

Setelah menghilangkan semua sisa bahan bubuk, Anda mungkin harus melalui lebih banyak pasca-pemrosesan. Hal ini tergantung pada bagian. Misalnya, pertimbangkan pasca-pemrosesan yang diperlukan untuk proses pengecoran. Anda mungkin perlu melakukan lebih banyak pemesinan untuk fitur seperti permukaan kawin, lubang, toleransi yang melebihi kemampuan MJF dan ulir internal. Selain itu, memenuhi persyaratan teknis tertentu mungkin mengharuskan Anda untuk mengampelas bagian tersebut dengan tangan.

Apa keunggulan MJF?

Jika Anda ingin membuat prototipe fungsional dan produksi suku cadang penggunaan akhir yang relatif kecil, maka MJF harus menjadi solusi Anda. MJF sangat baik untuk membangun bagian yang jauh lebih kuat daripada yang dapat dihasilkan SLS. Bagian yang dibangun dengan MJF memiliki kekuatan tarik maksimum XY dan Z 48 MPa/6.960 psi dengan metode ASTM D638.

Selain itu, MJF sangat bagus dalam menghasilkan sifat mekanik di setiap arah geometri bagian Anda. Jadi, jika Anda membuat suku cadang dengan desain kompleks dan multifaset yang juga dilengkapi dengan fitur lebih kecil yang harus kokoh, maka MJF adalah opsi yang paling tepat.

MJF memproduksi suku cadang fungsional untuk penggunaan akhir tanpa memerlukan banyak pasca produksi. Dibandingkan dengan teknologi AM lainnya, ini lebih cepat dan menawarkan otomatisasi yang lebih kuat, yang berarti waktu pengerjaan yang jauh lebih singkat dan permukaan berkualitas tinggi dengan intervensi manusia yang minimal.

Untuk mencapai kecepatannya, MJF secara konsisten memindai permukaan bagian yang dicetaknya setiap lintasan, bahkan jika Anda menggunakannya untuk mencetak beberapa bagian sekaligus. Ini memberikan kecepatan pembuatan yang lebih cepat dibandingkan dengan teknologi lain, bahkan dengan jumlah suku cadang yang lebih besar.

Mengapa MJF ideal untuk pembuatan suku cadang penggunaan akhir?

MJF membedakan dirinya dari proses manufaktur aditif lainnya karena dirancang untuk menghasilkan volume suku cadang yang lebih tinggi dengan kompleksitas, detail, dan integritas struktural yang luar biasa. MJF adalah solusi populer untuk pembuatan rumah komponen elektronik yang presisi dan tahan lama, rakitan mekanis, penutup, dan jig dan perlengkapan.

Pada mesin MJF saat ini, unit build adalah kereta luncur yang terpasang ke stasiun pemrosesan yang disertakan. Setelah bagian selesai, yang harus Anda lakukan adalah memindahkan bedak ke stasiun pemrosesan untuk menghilangkan semua kelebihan bedak. Pasca-pemrosesan dapat dilakukan dalam jumlah besar, tergantung pada persyaratan teknis bagian tersebut, dan lebih sering daripada tidak, ada kebutuhan minimal untuk penyelesaian tangan. Ini membuatnya sangat cocok untuk produksi bagian fungsional dengan volume yang lebih tinggi.

Sistem alas bedak itu sendiri menghilangkan kebutuhan akan penyangga, dengan bagian-bagian ditempatkan secara efisien di area pembuatan. Setelah bagian tersebut selesai, Anda juga dapat menggunakan kembali bedak yang tidak terpakai untuk proses produksi cetak selanjutnya.

Pencetakan 3D MJF vs SLS:apa bedanya?

Sementara sintering laser selektif (SLS) sangat mirip dengan MJF, kedua teknologi tersebut memiliki beberapa perbedaan utama. Printer SLS juga menyimpan bahan bubuk di area bangunan lapis demi lapis, namun, mesin memadukan bahan dengan menyinter partikel bubuk bersama-sama dan ke lapisan bawah bagian dengan laser.

Anda dapat memodulasi kekuatan laser untuk mengubah sifat material bagian, meskipun parameter fitur ini terbatas. HP memiliki banyak pilihan bahan kimia, memberikan lebih banyak peluang untuk mengubah sifat setiap voxel bagian.

MJF vs. Injection Moulding:mana yang lebih baik untuk aplikasi Anda?

MJF tidak hanya pembangkit tenaga listrik dibandingkan dengan teknologi AM lainnya - ini juga merupakan alternatif yang layak untuk cetakan injeksi. Dengan cetakan injeksi, Anda harus membayar cetakan itu sendiri dan melakukan banyak analisis DFM sebelum memproduksi bagian tersebut. Ini juga membatasi dalam hal geometri bagian dan waktu tunggu secara signifikan lebih lama, mengingat waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan cetakan dan langkah pemrosesan lainnya.

Sebaliknya, MJF memungkinkan kebebasan desain yang lebih luas, dengan waktu tunggu yang sangat berkurang. Anda juga dapat membuat perubahan desain dengan cepat dengan MJF, karena Anda tidak harus bergantung pada cetakan. Jika Anda akan melakukan produksi dengan cetakan injeksi, pertimbangkan MJF, terutama jika Anda berharap untuk membuat volume tinggi bagian sisi kecil hingga menengah dengan geometri kompleks.

Secara umum, MJF lebih disukai untuk membuat prototipe dan untuk produksi kecil dan menengah. Anda dapat mencetak prototipe dalam beberapa hari, dan setiap bagian yang dicetak MJF akan memiliki sifat mekanik kaliber yang sama dengan cetakan injeksi.

Apa saja contoh dari Multi Jet Fusion yang sedang beraksi?

Satu kasus penggunaan yang mengesankan untuk MJF berasal dari CNC Würfel, spesialis manufaktur dan otomatisasi proses untuk industri otomotif dan teknologi medis, di antara sektor lainnya. Pada tahun 2017, CNC Würfel mengganti mesin penggilingan dan mesin bubut dengan pencetakan 3D untuk banyak komponennya. Ini secara drastis memangkas waktu produksi dan memungkinkan lebih banyak waktu yang dihabiskan untuk menguji prototipe.

Ini terbukti sangat efektif dalam memproduksi adaptor gripper perusahaan, suku cadang yang digunakan pada ban berjalan yang memerlukan beberapa suku cadang dan sistem grip yang rumit. Proses tradisional menghasilkan waktu tunggu delapan hingga sepuluh minggu, dan membutuhkan pengetahuan dan intervensi manusia yang luas yang terkadang merusak bagian tersebut.

Untuk memotong banyak kerumitan pembuatan adaptor gripper, CNC Würfel memilih untuk mencetak 3D menggunakan MJF. Ini segera terbukti bermanfaat, terutama karena memangkas waktu produksi dari dua bulan menjadi kurang dari seminggu. Menggunakan MJF juga menyelamatkan perusahaan dalam jumlah besar. Pengurangan biaya untuk mencetak bagian akhirnya menjadi 95% dibandingkan dengan manufaktur tradisional. Sebagai manfaat tambahan, bagian yang dicetak 84% lebih ringan, namun masih cukup tahan lama untuk melakukan tugasnya.

Kasus penggunaan kuat lainnya untuk MJF adalah Kamera Z 3D HP, yang dikembangkan untuk menyederhanakan pengambilan dan visualisasi dokumen dan objek lainnya secara real-time. Sebelum penemuan MJF, HP membuat kamera dari tiga bagian cetakan injeksi terpisah, yang menyebabkan berminggu-minggu pembuatan prototipe dan mengeluarkan biaya untuk setiap bagian.

Beralih ke MJF untuk memproduksi kamera mempercepat produksi, karena teknologi baru memungkinkan HP untuk mencetak satu kumpulan sebagai lawan tiga bagian. Menurut HP, pivot ini juga mengurangi harga per bagian dari $2,42 menjadi $0,36, dan mengubah durasi pembuatan prototipe dari minggu ke hari. Selain itu, kebebasan desain yang menyertai MJF memberi HP kesempatan untuk mengoptimalkan orientasi kamera, yang meningkatkan kualitas produk akhir.

MJF:Kiat dan trik praktis

Berikut adalah beberapa praktik terbaik langsung untuk mendapatkan hasil maksimal dari teknologi MJF.

• Perkuat permukaan datar berdinding tipis atau besar dengan rusuk atau gusset, dan kelilingi lubang dengan bos yang terangkat jika memungkinkan.

• Ketahuilah bahwa teks yang ditinggikan dan fitur kosmetik yang lebih kecil dari 0,5 mm mungkin tidak akan bertahan setelah pemrosesan sekunder. Periksa analisis DFM dalam kutipan bagian Anda untuk detail ini.

• Tebal dinding bagian Anda harus antara 2,5 dan 12,7 mm. Pergi di atas atau di bawah ini dapat mempengaruhi toleransi bagian Anda.

• Pastikan untuk mengidentifikasi permukaan kosmetik dengan jelas sehingga pabrikan menghindari fitur seperti loncatan tangga pada sudut miring bagian tersebut.

Pertanyaan yang sering diajukan

Apa manfaat MJF?

MJF memungkinkan Anda memproduksi suku cadang unik dalam jumlah besar tanpa bergantung pada susunan beberapa printer. Ini juga dapat menggantikan pekerjaan pengecoran atau pencetakan yang mahal, dan sistem HP saat ini mencakup stasiun pasca-pemrosesan massal yang terpasang, yang meminimalkan penyelesaian dengan tangan.

Apa kekurangan MJF?

MJF lebih mahal daripada teknologi pencetakan modular seperti FDM, meskipun kualitasnya lebih tinggi dan lebih konsisten untuk keperluan industri.

Apakah bagian cetakan MJF 3D tahan air?

PA 12 Nylon adalah satu-satunya bahan cetak 3D yang tahan air. Dinding bagian MJF harus setebal 1 mm agar tahan air, sedangkan ketebalan dinding lebih dari 4 mm membuat bagian kedap air. Suku cadang MJF juga secara kimiawi tahan terhadap gemuk, alkali, minyak, dan hidrokarbon alifatik.

Berapa akurasi dimensi MJF?

Akurasi dimensi MJF adalah ± 0,3% dengan batas bawah ± 0,3 mm (0,012'').

Berapa ukuran build maksimum MJF?

Dengan Hub, ukuran build maksimum komponen MJF adalah 380 x 285 x 380 mm (14,9 inci x 11,2 inci x 14,9 inci).

Apa fitur terkecil yang dapat dicetak MJF?

Ukuran fitur minimum yang dapat dicetak MJF adalah 0,5 mm (0,02 in). Lapisan cetak MJF memiliki ketebalan 80 mikron (0,0003 in), yang berarti dapat menghasilkan detail permukaan yang sangat halus.