Welche Maßhaltigkeit können MJF-Teile erreichen?
Aus fertigungstechnischer und qualitätssichernder Sicht gehört die erreichbare Maßhaltigkeit von Multi Jet Fusion (MJF) zu den besten unter den Polymer-Powder-Bed-Fusion-Verfahren. Dennoch unterliegt sie einer gut definierten und vorhersagbaren Variabilität, die von der Bauteilgeometrie, dem Material und der Baulage beeinflusst wird. Grundsätzlich können MJF-Teile eine Maßgenauigkeit von ±0,3 % mit einer unteren Grenze von ±0,2 mm (±0,008") zuverlässig erreichen.
Typische Maßtoleranz
Dies bedeutet für ein Merkmal an einem MJF-Teil:
Eine 100-mm-Abmessung wird voraussichtlich zwischen 99,7 mm und 100,3 mm liegen.
Ein kleines 10-mm-Merkmal wird mit der engeren absoluten Toleranz von 9,8 mm bis 10,2 mm (entsprechend der ±0,2 mm-Untergrenze) gefertigt.
Diese Genauigkeit ist für eine Vielzahl funktionaler Anwendungen ausreichend, darunter Gehäuse, Abdeckungen, Vorrichtungen und Endbauteile in Industrieanlagen und Konsumgütern.
Wesentliche Faktoren, die die MJF-Genauigkeit beeinflussen
Mehrere prozessimmanente Aspekte bestimmen die erreichbare Genauigkeit von MJF:
Gleichmäßige thermische Verformung: Im Gegensatz zu laserbasierten Punktverfahren reduziert das flächenhafte Verschmelzen mit Detailliermitteln beim MJF thermische Spannungsunterschiede. Dies führt zu weniger Verzug und einer gleichmäßigeren Schrumpfung – dem Hauptfaktor für Maßabweichungen.
Isotrope Schrumpfung: MJF-Teile schrumpfen nach dem Abkühlen relativ gleichmäßig in X-, Y- und Z-Richtung. Dieses isotrope Verhalten erleichtert eine zuverlässige Maßkompensation im CAD-Modell im Vergleich zu anisotropen Verfahren wie FDM.
Feine Pulverpartikel: Das feine Polyamidpulver ermöglicht die Erzeugung scharfer Kanten und dünner Wände, was die hohe Maßhaltigkeit begünstigt.
Praktische Richtlinien und Konstruktionsüberlegungen
Um die bestmögliche Genauigkeit zu erzielen, sind durchdachtes Design und Fertigungspraxis entscheidend:
Kritische Merkmale: Für Merkmale mit strengeren Toleranzen als ±0,3 % (z. B. Presspassungen oder Passflächen) wird häufig eine sekundäre CNC-Bearbeitung eingesetzt, um diese auf Endmaß zu bringen. Dieser hybride Ansatz ist bei Hochleistungsanwendungen üblich.
Bohrungen und Wellen: Kleine Bohrungen neigen durch Pulversintern dazu, sich leicht zu verkleinern, während kleine Stifte oder Wellen leicht größer werden können. Daher wird empfohlen, Konstruktionskompensationen vorzusehen oder eine nachträgliche Bohr- bzw. Reiboperation einzuplanen.
Wandstärken: Sehr dünne Wände (unter 1 mm) sind schwer konsistent herstellbar. Größere Wandstärken gewährleisten eine stabilere Entpulverung und reproduzierbare Schrumpfung.
Oberflächenbeschaffenheit: Die gedruckte Oberfläche ist leicht körnig und matt. Für Dicht- oder Lagerflächen kann durch Trowalisieren oder Gleitschleifen eine glatte Oberfläche erreicht werden – mit vernachlässigbarem Einfluss auf kritische Maße.
Vergleich mit anderen Verfahren
MJF bietet eine überzeugende Balance aus Genauigkeit, Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit:
Im Vergleich zu FDM: MJF ist deutlich präziser und weist keine richtungsabhängigen Schwächen oder sichtbaren Schichtlinien auf.
Im Vergleich zu SLA: Obwohl SLA eine höhere Genauigkeit und glattere Oberflächen liefert, sind SLA-Teile spröder und weniger für langlebige, funktionale Anwendungen geeignet als MJF-Nylonteile.
Im Vergleich zu SLS: MJF und SLS bieten eine ähnliche Genauigkeit, doch MJF erzielt durch den Einsatz des Detailliermittels oft konstantere mechanische Eigenschaften und eine bessere Oberflächengüte direkt aus der Maschine.
Zusammengefasst bietet MJF eine hohe Maßgenauigkeit, die für die meisten funktionalen Prototypen und Endbauteilanwendungen ausreichend ist. Durch das Verständnis seiner charakteristischen Schrumpfung und Prozessgrenzen können Ingenieure zuverlässig Teile herstellen, die strenge Passungs- und Funktionsanforderungen erfüllen – wobei nur die kritischsten Merkmale einer nachträglichen Bearbeitung bedürfen.
