Die HP Multi Jet Fusion 3D Drucker sind da!

Auf diesen Moment haben wir schon lange gewartet – der bereits 2013 von der damaligen HP Chefin Meg Whitman, mit den Worten “We will have something by the middle of next year“, angekündigte 3D Drucker ist endlich da und er ist nicht alleine.

HP stellt heute gleich zwei 3D Drucker und dazugehörige Processing Stations vor. Die HP Jet Fusion 3D 3200 und 4200 basieren auf der von HP entwickelten Multi Jet Fusion Technologie. Bei diesem Verfahren wird in einem mit Pulver gefüllten Bauraum, mittels eines Inkjet Druckkopfes und zwei speziellen Binderflüssigkeiten in das Pulverbett gedruckt. Die beiden HP Thermal Inkjet “Agents” binden dabei nicht nur mittels feinsten Tröpfchen das Pulver, sondern verfügen über unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten. Die wärmeleitfähige Flüssigkeit bindet dabei das eigentliche Objekt, während die andere Flüssigkeit als thermischer Hemmer fungiert und an den Rändern des Objekts aufgetragen wird. Infrarot Energiequellen über dem Druckbett verschmelzen dann in einem weiteren Schritt die jeweilige Schicht. Der Einsatz der zweiten wärmehemmenden Flüssigkeit sorgt dabei für scharfe Kanten und eine gute Oberflächenqualität.

Der Multi Jet Fusion Druckprozess in den einzelnen Schritten:

Bereits Anfang Mai wurde ich von HP nach Barcelona eingeladen, um die neuen Geräte in Aktion zu sehen. Ganz im Gegensatz zu meiner Vorstellung eines eher kleinen Geräts, messen die Anlagen von HP über zwei Meter in der Länge und sind fast eineinhalb Meter hoch (2178x1238x1448mm). Zusätzlich werden zwei verschiedene Anlagen zur Nachbearbeitung angeboten.

Die zwei vorgestellten HP Jet Fusion 3D 4200 und HP Jet Fusion 3D 3200 unterscheiden sich rein äußerlich nicht, jedoch bietet der 4200er eine schnellere Druckgeschwindigkeit, 4500 cm³ pro Stunde im Vergleich zu 3500 cm³ pro Stunde bei dem 3200er, und eine höhere Genauigkeit. Die kleinere Anlage liefert Genauigkeiten von 80 bis 100µm, der größere 4200er schafft bis zu 70µm. Für Bauteile mit weniger Anspruch auf Genauigkeit, kann diese Einstellung bei dem HP Jet Fusion 3D 4200 auf bis zu 120µm verändert werden. Beide Anlagen haben einen Bauraum von 406x305x406mm und teilen den selben Druckkopf mit einer Auflösung von 1200 dpi.

Aber HP hat nicht bloß einen, bzw. zwei, 3D Drucker entwickelt, sondern ein komplettes Produktionssystem. So zeigte mir das Team von HP den idealen Produktionsprozess mit der Processing Station und dem Multi Jet Fusion 3D Drucker. Hier die Schritte des Prozesses:

1. Der Bauraumwagen verfügt über Rollen und wird in die Processing Station geführt.
2. Dort wird dieser mit dem Pulver gefüllt.
3. Danach wird der Wagen in den 3D Drucker geschoben.
4. Dort wird Schicht für Schicht das Pulver zu einem Objekt verklebt und verschmolzen.
5. Nach dem Druckvorgang wird der Wagen mit dem Bauraum wieder in die Processing Station geführt.
6. Dort wird der Bauraum abgekühlt und das überflüssige Material wird abgesaugt. Eine Fläche zum händischen Reinigen ist ebenfalls vorhanden. Eine speziell konstruierte Absaugung sogt dafür, dass kein Pulver in die Luft gelangt. Es kann somit ohne Schutzmaske gearbeitet werden.
7. Dieses Material wird in der Processing Station gelagert und befüllt zu einem gewissen Anteil den nächsten Bauraum. Ein automatisches Recycling.
8. Die gedruckten Objekte können entnommen werden.
9. Der Process kann von neuen beginnen.

In dieser Illustration ist der HP Produktionsprozess vereinfacht dargestellt:

Die Processing Station kommt wie der 3D Drucker in zwei Varianten. Die Processing Station für den HP Jet Fusion 3D 4200 bietet sogar Fast Cooling an. Damit wird der Abkühlungsprozess noch weiter verkürzt und eine höherer Durchlauf kann geschaffen werden. Durch das komplett geschlossene System und die Belüftung, bzw. den Abzug, wird für die Bedienung beider Processing Stations kein Atemschutz benötigt.

Dieses Jahr bringt HP die Multi Jet Fusion 3D Druck Technologie mit einem Material auf den Markt, schwarzes PA12. Der Hersteller gibt an, dass bis zu 80% des nicht verschmolzenen PA12 wieder verwendet werden kann. Außerdem haben wir ja bereits erfahren, dass die HP Multi Jet Plattform offen für Materialien von 3rd-Party Herstellern wird. Bei dem Treffen in Barcelona hat der Hersteller uns auch schon einige Firmen vorgestellt, die bereits an neuen Materialien für die Multi Jet Technologie arbeiten.

Zur Zeit entwickeln bereits BASF, Lehmann&Voss&Co, Evonik und Arkema gemeinsam mit HP Materialien zur Verwendung mit Multi Jet Fusion. Die Technologie unterstützt verschiedenste Materialien mit den unterschiedlichsten Eigenschaften. Unter anderem arbeiten die Unternehmen an farbigen Materialien, PA11, feuer- und temparaturresistenten Polyamiden, Elastomeren, glasverstärktes PA12, hochbelastbare Polyamide und andere Thermo-Kunststoffen.

HP will den 3D Druck mit Multi Jet Fusion vom Prototypenbau in die Produktion führen.

Diese Materialeigenschaften, wie Transparenz, Stärke und sogar unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit, können mit der Multi Jet Fusion sogar auf Voxel-Ebene, in der Größe von 20×20 Mikrometern, geändert werden. Im Gegensatz zur SLS Technologie kann die Energiequelle bei Multi Jet Fusion für wesentlich längere Zeit auf die Materialien einwirken. Dadurch erwarten die Entwickler bessere Bauteileigenschaften, die den 3D Druck von dem Prototypenbau in die Produktion führen will.

Auch auf der Software Seite hat HP nicht geschlafen. Um den Produktionsprozess perfekt abzuwickeln hat HP gemeinsam mit Autodesk Netfabb und Materialise Magics eine eigene Engine für deren Software entwickelt. Weiters liefert der Hersteller den HP SmartStream 3D Build Manager und HP SmartStream 3D Command Center, um die Produktion so effizient wie möglich gestalten.

Die 3D Drucker von HP unterstützen die Datenformate STL und 3MF, wobei es Pläne gibt zukünftig den Fokus nur auf das neue 3MF Dateiformat zu richten und das über 30 Jahre alte STL Format nicht mehr zu unterstützen.

Ob HP seine eignen Ziele in der additiven Fertigung erreichen wird steht noch im Kaffeesud von morgen, jedoch wirken die Entwicklungen und Aussagen auf mich wie die Zukunftsmusik in einer doch so innovativ geltenden Industrie.