30 Jahre Innovation: Zusammenarbeit in der Branche ließ Multi-Jet-Fusion Wirklichkeit werden

2020 feierten wir den 30-jährigen Geburtstag von Materialise. Unsere Blogserie „30 Jahre Innovation" hebt einige der verschiedenen 3D-Drucktechnologien hervor, die unseren Kunden geholfen haben, ihre Ziele im Lauf der Jahre zu erreichen und zeigt, dass es keine Einheitslösung für den 3D-Druck gibt. Jetzt ist Multi Jet Fusion (MJF) an der Reihe. 

Als Multi Jet Fusion 2016 auf den Markt kam, sorgte es für großes Aufsehen. Die Welt des 3D-Drucks war gespannt auf die lang erwartete Technologie, die auch kurz MJF genannt wird. Schnell wurde klar, dass dieses Material sowohl für Prototypen als auch für Serienbauteile geeignet ist dank der hervorragenden Oberflächenqualität, gleich bleibenden Bauzeit – unabhängig von der Anzahl der Bauteile – sowie der Möglichkeit ganz besonders geringe Wandstärken zu realisieren. 

„Über die vergangenen 30 Jahre war es immer in der DNS von Materialise, kontinuierlich an Innovationen zu arbeiten und nach neuen Technologien und Materialien Ausschau zu halten", erzählt Giovanni Vleminckx, Forschungsingenieur bei Materialise. „MJF ist hierfür ein hervorragendes Beispiel. Für mich zeigt diese Geschichte, worum es bei Innovationen immer geht: Entwickeln, testen und mit anderen in der Branche an Technologien zusammenarbeiten, um einen weiteren Meilenstein im 3D-Druck zu erreichen." 

MJF wurde 2016 an Materialise herangetragen, als HP kurz davor stand, seinen ersten Drucker auf den Markt zu bringen. Die Partnerschaft begann mit der Entwicklung eines Build Processors durch Materialise, um eine nahtlose Verbindung zwischen Computer und Drucker zu ermöglichen. Das Ergebnis war ein vereinfachter Workflow für den Nutzer sowie die Möglichkeit Baujobs zu erzeugen – alles in einem Software-Paket. 

Der Build Processor sollte so gut wie möglich an die Gegebenheiten der Maschine angepasst sein. Aus diesem Grund – und um mögliche Vorteile der Technologie für die Kunden unserer Fertigung zu ermitteln – begann Giovanni mit seinem Team damit, die Möglichkeiten der MJF-Drucker selbst auszutesten.  

Das Partnerschaftsabkommen wurde erweitert, um HP mit Feedback zu ihrer Hardware zu versorgen. Ziel war es, die Maschine vor der Markteinführung so gut wie möglich einzustellen. Damit war Materialise eines der ersten Unternehmen, die diese Technologie im Angebot hatten und vollständig in eine der größten 3D-Druck-Fabriken Europas integrieren konnten. 

Die Zusammenarbeit zwischen Materialise und HP wurde noch enger als Materialise im Jahr 2019 dem durch HP neu gegründeten Digital Manufacturing Network beitrat. 3D-Druckanbieter, die sich diesem Netzwerk anschließen, müssen ganz spezifische Kriterien in ihren Produktionsprozessen nachweisen, damit Kunden jederzeit die volle Sicherheit haben, dass ihre MJF-Produkte nach höchsten Standards gefertigt werden. 

„Die ersten Arbeiten mit MJF waren richtig aufregend. Mir war sofort klar, wie man die Stärken dieser Technologie nutzen könnte. MJF ist insofern etwas Besonderes, weil ein Baujob immer gleich lang dauert – egal wie viele Bauteile tatsächlich darin enthalten sind. Dementsprechend packten wir die Bauteile so eng zusammen wie irgend möglich und erreichten viel kürzere Druckzeiten", erinnert sich Giovanni. 

Vor MJF gab es als pulverbasiertes Verfahren nur das Lasersintern. Wie der Name sagt, werden hier Laser verwendet, um die Pulverschichten miteinander zu verschmelzen. Bei MJF-Verfahren werden auch Pulverpartikel miteinander verschmolzen, aber durch eine Kombination aus Erwärmung des Pulverbetts mit dem Auftragen eines Bindemittels. 

Die Vorteile waren bei der ersten Einführung von PA 12 sofort sichtbar: „Es ist perfekt für Projekte, die eine Oberflächenstrukturierung oder hohe Detailgenauigkeit erfordern. Man denke an funktionale Bauteile, Bauteile mit gedruckten Beschriftungen, Gravierungen, Prägungen oder einfach nur wesentlich dünneren Wänden als es mit PA 12 bei anderen Technologien möglich ist", erläutert Giovanni. 

Materialise begann mit der Erforschung weiterer Materialien für den MJF-Drucker. Durch die Partnerschaft mit BASF rückte das flexible TPU als nächster interessanter Werkstoff in den Fokus. Giovanni und sein Team konnten zeigen, dass hier scharfe Detailgrenzen, glatte Oberflächen und eine hohe Genauigkeit zu erzielen sind. „In wenigen Worten: Es ist einfach, sauber und verhält sich gut", fasst Giovanni zusammen. Im September 2019 war es soweit: Der neue Werkstoff kam auf den Markt und machte Materialise so zum ersten Anbieter in der 3D-Druckindustrie, der Ultrasint TPU im Portfolio hatte. 

„Ganz allgemein sehen wir recht gute mechanische Eigenschaften bei MJF. Dies hängt zusammen mit der Art und Weise wie das MJF-Druckverfahren funktioniert. Die besonders dünnen Schichten führen zu Bauteilen mit hoher Festigkeit." 

Da pulverbasierte Verfahren keine Supportstrukturen benötigen, ist es die Technologie der Wahl für Nutzer, die ultimative Designfreiheit suchen. Aus diesem Grund ist MJF besonders geeignet für funktionale Prototypen, Funktionsbauteile in Leichtbauweise, Scharniere, ineinandergreifende Bauteile, Bauteile mit integrierten Kanälen, Produktionswerkzeuge sowie Ersatzteile für unterschiedlichste Branchen. 

Für Avular, den Hersteller maßgefertigter Drohnen, waren diese Vorteile auch entscheidend bei der Wahl der Fertigungsmethode für Prototypen und Funktionsbauteile. Designfreiheit, hohe Iterationsgeschwindigkeit sowie qualitativ hochwertige Werkstoffe sind essenziell für Konstruktion und Bau mobiler Roboter, die speziell nach Kundenwünschen gefertigt werden. Materialise OnSite ist bereits seit 2014 ein verlässlicher Partner von Avular, und durch den Beitritt zum Direct Manufacturing Network von HP bekommt Avular die zusätzliche geprüfte Sicherheit, dass die bestellten MJF-Bauteile höchsten verfügbaren Qualitätsstandards entsprechen. 

"Materialise traf die Entscheidung, ein Innovator zu sein, und das zeigt sich in jedem Aspekt unserer Arbeit. Unser Slogan lautet 'Innovators you can count on', (Innovatoren, mit denen Sie rechnen können) denn von Anfang an hatte Materialise das Bedürfnis, zu erfinden. Materialise hatte schon immer ein Bedürfnis nach Neuerung, danach die echten Bedürfnisse im Markt zu entdecken und Lösungen hierfür anzubieten. Den höchsten Stellenwert hat für uns aber der Austausch mit allen Beteiligten", legt Giovanni dar. 

„Unser Ziel ist es, die 3D-Druckbranche durch Innovationen voranzubringen, zum Nutzen unserer Kunden, zum Nutzen des Marktes und des gesamten Ökosystems. Darum bemühen wir uns fortlaufend um Neuerungen und deren Validierung. MJF ist nur ein Beispiel hierfür aus unserer 30-jährigen Geschichte. In den nächsten Jahren werden sicher werden noch viele weitere kommen."