Design-Tipps für HP-MJF-3D-Druck

Xometry Europe · Jul 30, 2020

HP Multi Jet Fusion (HP MJF) ist ein von HP geschütztes, pulverbasiertes 3D-Druckverfahren. Diese Verfahren ist in der Lage hochkomplexe Teile mit sehr hoher Präzision herzustellen. Um die gesamte Funktionalität und Präzision der HP MJF voll ausschöpfen zu können, sollte Ihr 3D-Modell entsprechend den Empfehlungen entworfen werden. In diesem Überblick fassen wir die offiziellen Konstruktionsempfehlungen von HP zusammen.

Größenbeschränkungen

Die maximal möglichen Abmessungen der zu druckenden Teile betragen 380 x 284 x 380 mm, die empfohlenen maximalen Abmessungen betragen jedoch 356 x 280 x 356 mm.

Das MJF-Verfahren ist in der Lage sehr kleine Teile zu drucken, hier gibt es jedoch ebenfalls ein Limit. Die Mindestdruckgrößen unterschiedlicher Merkmale in den X, Y und Z Ebenen betragen:

  • Lochdurchmesser bei einer Dicke von 1 mm: 0,5 mm
  • Stiftdurchmesser bei eine Höhe von 10 mm: 0,5 mm
  • Schriftgröße für Prägungen und Gravuren: 6 pt
  • Mindestabstand bei einer Dicke von 1 mm: 0,5 mm
  • Mindestabstand zwischen Wänden: 0,5 mm

Prägung und Gravur

Mit MJF lassen sich hochauflösende Texte, Zahlen und Zeichnungen drucken. Hierbei sollte eine Mindesttiefe bzw. Mindesthöhe von 1 mm nicht unterschritten werden. So kann eine gute Lesbarkeit gewährleistet werden und eine Abnutzung der Abbildung während der Nachbearbeitung verhindert werden.

Die beste Auflösung erreicht man, wenn das Teil bei Prägungen auf dem Kopf steht bzw. beim Gravieren mit der Kopfseite nach oben zeigt.

Bei Prägungen wird das Teil mit der Kopfseite nach unten ausgerichtet
Bei Gravuren zeigt die Kopfseite des Teils nach oben

Toleranzen

HP MJF kann Teile mit einer Maßgenauigkeit von ±0,2 mm bei bis zu 100 mm und 0,2 % oberhalb dieses Wertes drucken. Diese Werte werden nach dem Sandstrahlen gemessen.

Vollkörper und Teile mit struktureller Füllung

Mit MJF können sowohl kleine Gitterstrukturen als auch topologisch optimiertes generatives Design gedruckt werden. Solche Entwürfe tragen zu einer Verringerung der verwendeten Materialmenge und einer Reduktion des Gewichts bei. Dies führt zu deutlichen Kosteneinsparungen, insbesondere bei gewichtsempfindlichen Anwendungen.

Die empfohlene Mindestspaltgröße in Gitterstrukturen beträgt 1 mm. So wird sichergestellt, dass das Restmaterial aus dem Teilinnern entfernt werden kann.

Wände und auskragende Teile

Die Mindestwanddicke von auskragenden Teilen ist vom jeweiligen Seitenverhältnis, dem Verhältnis der Länge zur Breite abhängig. Bei auskragenden Teilen mit einer Breite von unter 1 mm sollte das Seitenverhältnis unter eins liegen.

Die empfohlene Mindestdicke für kurze Wände in der X-Y-Ebene beträgt 0,3 mm und 0,4 mm für kurze Wände in der Z-Ebene. Wenn ein hohes Seitenverhältnis unabdingbar ist, kann die Wanddicke erhöht werden oder Rippen oder Leisten zur Verstärkung des Teils hinzugefügt werden. Bitte beachten Sie, dass übermäßig dicke Wände zur Wärmeakkumulierung neigen und Schrumpfungen verursachen können.

Baugruppen

Dank der hohen Genauigkeit lassen sich mit HP MJF voll funktionsfähige Baugruppen drucken. Zusammen gedruckte Baugruppenteile sollten einen Mindestabstand von 0,7 mm nicht unterschreiten, um ein Verschmelzen der Einzelteile zu einem einzigen Festkörper zu verhindern. Bei Teilen mit Wanddicken über 50 mm sollte dieser Mindestabstand erhöht werden.

Teile, die nach dem Druck zusammengesetzt werden, benötigen einen Mindestabstand von 0,4 mm bzw. 0,2 mm für passende Gegenstücke.

Geschlossene Hohlkörper

Mit dem Druck geschlossener Hohlkörper kann Material und Gewicht gespart werden. Solche Teile benötigen mindestens zwei Luftlöcher, damit übriggebliebenes Material nach dem Druck entfernt werden kann. Hier empfehlen sich Lochgrößen von über 2 mm.

Klebefugen

Teile, die sich aufgrund ihrer Größe nicht direkt als Ganzes drucken lassen, können in mehrere Teile aufgespalten und separat gedruckt werden. Diese Teilstücke können anschließend zusammengeklebt werden. Wenn Sie sich für diese Methode entscheiden, empfiehlt es sich, die Schnittstellen der Einzelteile mit ineinandergreifenden Verzahnungen auszustatten. Dies trägt dazu bei, dass sich die Teile richtig miteinander verbinden. Außerdem sollte ein zusätzlicher Zwischenraum von 0,1 bis 0,2 mm für den Klebstoff und der notwendige Mindestabstand für Baugruppen berücksichtigt werden.

Kanäle und Durchführungen

Wenn ihr Entwurf Kanäle bzw. Durchführungen enthält, sollten Sie das Hinzufügen eines durchgehenden Streifens in Betracht ziehen. Nach dem Druck lassen sich durch Herausziehen dieses Streifens Pulverrückstände entfernen und so die Reinigung deutlich erleichtern.

Orientierung des Werkstücks

Die optimale Orientierung, mit der Sie Ihren Entwurf letztendlich drucken, hängt von mehreren Faktoren ab. Im Folgenden haben wir einige der wichtigsten Faktoren aufgelistet:

  • Treppenstufeneffekt. Da MJF den 3D-Druck schichtweise aufbaut, kann es in manchen Fällen dazu kommen, dass diese Schichten im fertig gedruckten Teil sichtbar sind – es kommt zum sogenannte „Treppenstufeneffekt“. Zur Vermeidung der Stufenbildung in gekrümmten oder schrägen Flächen sollten Sie diese Flächen möglichst nicht mit Winkeln unterhalb eines Werts positionieren, der von der Dicke des jeweiligen Teils abhängt.
  • Genauigkeit. Merkmale, die eine besonders hohe Genauigkeit benötigen, sollten möglichst in der X-Y-Ebene positioniert werden, da die Genauigkeit in dieser Ebene am höchsten ist. 
  • Warping (Aufwölben und Verzug). Um Aufwölbungen zu minimieren sollten große, ebene Oberflächen möglichst parallel zur horizontalen Ebene ausgerichtet werden. Das Modell sollte so ausgerichtet werden, dass sich diese Oberflächen in der Baukammer so niedrig wie möglich befinden. 
  • Glätte. Gekrümmte Flächen, die besonders glatte Oberflächen benötigen, sollten möglichst kopfüber positioniert werden, während scharfkantige Oberflächen nach oben zeigen sollten.
  • Belastung. Lasten tragende Merkmale, wie z.B. Klemmen oder Stifte, sollten möglichst horizontal ausgerichtet werden. Die besten mechanischen Eigenschaften werden in der X-Y-Ebene erreicht.

Weitere Informationen und Tipps finden Sie in der ausführlichen Version des Konstruktions- und Druckleitfadens, der Xometry freundlicherweise von HP zur Verfügung gestellt wurde.

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