Multi Material Jetting (MMJ)

Přehled o Multi Material Jetting (MMJ)

Představte si technologii, která umožňuje tisknout nejen jeden typ materiálu, ale více materiálů současně. Právě to nabízí technologie Multi Material Jetting (MMJ). Je to jako mít kouzelnou 3D tiskárnu, která dokáže kombinovat různé materiály do jediného tisku, což vám umožní větší flexibilitu, komplexnost a funkčnost vašich návrhů.

Multi Material Jetting, často označovaný zkratkou MMJ, je špičkový proces aditivní výroby, který využívá sílu více materiálů nanášených v jednom cyklu. Tato technologie vyniká schopností vytvářet komplexní díly s různými mechanickými vlastnostmi, barvami a texturami, a to vše najednou. Pokud se chcete ponořit do této revoluční technologie, jste na správném místě. Pojďme prozkoumat vše, co je třeba vědět o MMJ, od základů až po složité detaily.

Úvod do Multi Material Jetting (MMJ)

Co je to tryskání více materiálů?

Multi Material Jetting (MMJ) je forma 3D tisku, při níž se při výrobě dílu vrstvu po vrstvě stříká více materiálů. Na rozdíl od tradičního 3D tisku, který používá jediný materiál, MMJ používá různé materiály, které mohou být nanášeny současně nebo postupně, a vytváří tak jediný soudržný díl. Tato metoda umožňuje vytvářet díly s různými mechanickými vlastnostmi, barvami a texturami v rámci jednoho sestavení, což je ideální pro komplexní, multifunkční součásti.

Jak MMJ funguje?

MMJ funguje tak, že pomocí tiskových hlav stříká drobné kapičky materiálu na konstrukční platformu. Těmito materiály mohou být fotopolymery, kovy nebo jiné kompozity, které tuhnou po vystavení UV světlu nebo teplu. Tiskové hlavy mohou rychle přepínat mezi různými materiály, což umožňuje přesné umístění různých materiálů do požadovaného vzoru. Tento proces se opakuje vrstvu po vrstvě, dokud není hotový finální díl.

Typy kovových prášků používaných v MMJ

Použití kovových prášků v MMJ otevírá svět možností z hlediska pevnosti, odolnosti a funkčnosti dílů. Zde je deset konkrétních kovových prášků běžně používaných v MMJ, z nichž každý má jedinečné vlastnosti a použití:

Model kovového prášku	Složení	Vlastnosti	Charakteristika
Nerezová ocel 316L	Fe, Cr, Ni, Mo	Vysoká odolnost proti korozi, dobré mechanické vlastnosti	Ideální pro drsné prostředí, lékařské přístroje
Titan Ti6Al4V	Ti, Al, V	Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti, vynikající odolnost proti korozi	Letectví a kosmonautika, lékařské implantáty
Hliník AlSi10Mg	Al, Si, Mg	Lehké, dobré tepelné vlastnosti, vysoká pevnost	Automobilový průmysl, letecké a kosmické komponenty
Slitina niklu 625	Ni, Cr, Mo, Nb	Vysoká pevnost, vynikající odolnost proti oxidaci a korozi	Námořní doprava, chemické zpracování
Kobalt-chrom (CoCr)	Co, Cr, Mo	Vysoká odolnost proti opotřebení, biokompatibilní	Zubní, ortopedické implantáty
Nástrojová ocel H13	Fe, Cr, Mo, V	Vysoká tvrdost, vynikající odolnost proti opotřebení	Nástroje, tlakové lití
Měď Cu	Cu	Vynikající elektrická a tepelná vodivost	Elektrické komponenty, výměníky tepla
Inconel 718	Ni, Cr, Fe, Nb, Mo	Vysoká pevnost, dobrá odolnost proti tečení při vysokých teplotách	Letectví a kosmonautika, plynové turbíny
Maraging Steel	Fe, Ni, Co, Mo	Vysoká pevnost, dobrá houževnatost, nízký obsah uhlíku	Nástroje, letectví a kosmonautika
Bronz CuSn10	Cu, Sn	Dobrá odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi	Ložiska, pouzdra

Aplikace tryskání více materiálů (MMJ)

Schopnost MMJ kombinovat různé materiály v rámci jednoho dílu otevírá řadu možností použití v různých průmyslových odvětvích. Prozkoumejme některé klíčové aplikace:

aplikace	Průmysl	Výhody
Lékařské přístroje	Zdravotní péče	Vlastní implantáty, protézy s různými mechanickými vlastnostmi
Letecké komponenty	Aerospace	Lehké, vysoce odolné díly s integrovanými funkcemi
Automobilové díly	Automobilový průmysl	Odolné, lehké komponenty se složitou geometrií
Spotřební elektronika	Elektronika	Obvody z více materiálů, pouzdra s vestavěnými funkcemi
Šperky a umění	Móda a umění	Komplexní konstrukce z více materiálů s vysokou přesností
Průmyslové nářadí	Výrobní	Nástroje na zakázku se zvýšenou odolností proti opotřebení a pevností
Zubní implantáty	Zdravotní péče	Biokompatibilní implantáty s přesným uložením a různými vlastnostmi
Výměníky tepla	Energie	Efektivní, komplexní geometrie pro lepší přenos tepla
Ortopedické implantáty	Zdravotní péče	Mechanické vlastnosti přizpůsobené specifickým potřebám pacienta
Vytváření prototypů	Různé	Rychlé prototypování s funkčními vlastnostmi materiálů

Specifikace, velikosti, třídy a standardy

Pokud jde o MMJ, znalost specifikací, velikostí, tříd a norem je zásadní pro zajištění správné volby materiálu a jeho použití. Zde je podrobná tabulka shrnující tyto aspekty:

Materiál	Specifikace	Velikosti	Známky	Normy
Nerezová ocel 316L	ASTM F138, F139	Velikost prášku: 15-45 μm	Lékařská třída	ISO 5832-1
Titan Ti6Al4V	ASTM F136	Velikost prášku: 20-60 μm	5. třída	ISO 5832-3
Hliník AlSi10Mg	ASTM B209	Velikost prášku: 10-50 μm	–	EN 1706
Slitina niklu 625	ASTM B443	Velikost prášku: 15-45 μm	–	AMS 5666
Kobalt-chrom (CoCr)	ASTM F75	Velikost prášku: 10-50 μm	–	ISO 5832-4
Nástrojová ocel H13	ASTM A681	Velikost prášku: 15-45 μm	Typ H13	DIN 1.2344
Měď Cu	ASTM B216	Velikost prášku: 15-45 μm	–	ISO 1338
Inconel 718	ASTM B637	Velikost prášku: 15-45 μm	–	AMS 5662
Maraging Steel	ASTM A579	Velikost prášku: 15-45 μm	Třída 300	AMS 6514
Bronz CuSn10	ASTM B505	Velikost prášku: 10-50 μm	–	DIN 1705

Podrobnosti o dodavatelích a cenách

Orientace na trhu s materiály pro MMJ zahrnuje znalost dodavatelů a cen. Zde je tabulka s některými klíčovými dodavateli a jejich cenovými údaji:

Dodavatel	Materiál	Cena za kg (USD)	Další poznámky
Höganäs	Nerezová ocel 316L	$100 – $150	Dostupné po celém světě
Tesařská technologie	Titan Ti6Al4V	$200 – $300	Vysoká čistota
Eckart	Hliník AlSi10Mg	$80 – $120	Vysoká dostupnost
Sandvik	Slitina niklu 625	$150 – $250	Přizpůsobitelné velikosti
HC Starck	Kobalt-chrom (CoCr)	$180 – $270	Možnosti pro lékařské účely
Uddeholm	Nástrojová ocel H13	$120 – $180	Vysoká kvalita
Prášková metalurgie GKN	Měď Cu	$70 – $110	Vysoká vodivost
Kennametal	Inconel 718	$170 – $260	Letecká třída
Aubert & Duval	Maraging Steel	$150 – $220	Konzistentní kvalita
Oerlikon Metco	Bronz CuSn10	$90 – $130	K dispozici jsou vlastní směsi

Porovnání výhod a nevýhod materiálů MMJ

Klíčem k informovanému výběru je pochopení výhod a nevýhod různých materiálů MMJ. Zde je srovnání různých materiálů používaných v MMJ:

Materiál	Klady	Nevýhody
Nerezová ocel 316L	Vysoká odolnost proti korozi, biokompatibilní	Drahé
Titan Ti6Al4V	Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti, biokompatibilní	Vysoká cena, obtížné zpracování
Hliník AlSi10Mg	Lehké, dobré tepelné vlastnosti	Nižší pevnost ve srovnání s jinými kovy
Slitina niklu 625	Vynikající odolnost proti korozi, vysoká pevnost	Drahé, obtížně obrobitelné
Kobalt-chrom (CoCr)	Vysoká odolnost proti opotřebení, biokompatibilní	Křehké, drahé
Nástrojová ocel H13	Vysoká tvrdost, vynikající odolnost proti opotřebení	Náchylnost k praskání za určitých podmínek
Měď Cu	Vynikající elektrická a tepelná vodivost	Snadno oxiduje
Inconel 718	Vysoká pevnost, dobrá odolnost proti tečení	Drahé, obtížně zpracovatelné
Maraging Steel	Vysoká pevnost, dobrá houževnatost	Omezený počet dodavatelů, drahé
Bronz CuSn10	Dobrá odolnost proti opotřebení, snadné odlévání	Nižší mechanická pevnost

Výhody Multi Material Jetting (MMJ)

MMJ nabízí řadu výhod, které z něj dělají převratnou novinku ve světě aditivní výroby:

1. Složitost a volnost návrhu

MMJ umožňuje vytvářet velmi složité geometrie, které by při použití tradičních výrobních metod nebyly možné. Schopnost tryskat více materiálů v jednom konstrukčním cyklu znamená, že konstruktéři mohou integrovat různé vlastnosti a funkce do jediného dílu.

2. Přizpůsobení a personalizace

Vzhledem k tomu, že MMJ dokáže zpracovat více materiálů a barev, je ideální pro výrobu přizpůsobených a personalizovaných produktů. Ať už se jedná o lékařský implantát přizpůsobený anatomii pacienta nebo jedinečný šperk, MMJ nabízí bezkonkurenční možnosti přizpůsobení.

3. Efektivita materiálu

Na rozdíl od subtraktivní výroby, která často vede ke značnému plýtvání materiálem, je MMJ aditivní proces, při kterém se používá pouze materiál potřebný k výrobě dílu. Tato efektivita může vést k úspoře nákladů, zejména při použití drahých materiálů, jako je titan nebo slitiny niklu.

4. Snížené požadavky na montáž

Pomocí MMJ je možné vytvářet díly, které by tradičně vyžadovaly sestavení více komponent. Tím se nejen sníží potřeba montáže, ale také se zvýší celková pevnost a spolehlivost dílu.

5. Rychlá výroba prototypů a výroba

MMJ je ideální pro rychlou výrobu prototypů, protože dokáže rychle vyrábět díly se složitou geometrií a z různých materiálů. Tato rychlost se projevuje v rychlejších cyklech vývoje výrobků a v rychlejším uvádění na trh.

Nevýhody Multi Material Jetting (MMJ)

Navzdory mnoha výhodám má MMJ také některá omezení:

1. Vysoké počáteční náklady

Vybavení a materiály pro MMJ mohou být drahé, takže pro společnosti představují významnou investici. Vysoké počáteční náklady mohou být překážkou pro malé nebo začínající podniky.

2. Problémy s kompatibilitou materiálů

Ne všechny materiály jsou kompatibilní s technologií MMJ. Některé materiály k sobě nemusí dobře přilnout, což může vést k problémům s integritou dílů. Toto omezení může omezit typy dílů, které lze vyrábět.

3. Požadavky na následné zpracování

Díly vyrobené pomocí MMJ často vyžadují následné zpracování, aby bylo dosaženo požadované povrchové úpravy a mechanických vlastností. Tento dodatečný krok může prodloužit výrobní proces o čas a náklady.

4. Omezená dostupnost materiálu

Přestože se nabídka materiálů pro výrobu MMJ rozšiřuje, je ve srovnání s tradičními výrobními metodami stále omezená. Toto omezení může být nevýhodou pro průmyslová odvětví, která vyžadují specifické vlastnosti materiálů.

5. Technická složitost

Obsluha a údržba zařízení MMJ vyžaduje specializované znalosti a dovednosti. Tato technická složitost může být pro společnosti bez zkušeného personálu výzvou.

FAQ

Otázka	Odpovědět
Co je Multi Material Jetting (MMJ)?	MMJ je aditivní výrobní proces, při kterém se v jediném stavebním cyklu stříká více materiálů a vytvářejí se tak složité díly s různými vlastnostmi.
Jaké materiály lze použít v MMJ?	Mezi běžné materiály patří nerezová ocel, titan, hliník, slitiny niklu, kobalt-chrom, nástrojová ocel, měď, Inconel, maraging steel a bronz.
Jaká odvětví mají z MMJ prospěch?	Z MMJ těží odvětví, jako je zdravotnictví, letectví, automobilový průmysl, elektronika, móda a výroba.
Jaké jsou výhody MMJ?	Mezi výhody patří složitost konstrukce, přizpůsobení, efektivita materiálu, snížené požadavky na montáž a rychlá výroba prototypů.
Jaké jsou nevýhody MMJ?	Mezi nevýhody patří vysoké počáteční náklady, problémy s kompatibilitou materiálů, požadavky na následné zpracování, omezená dostupnost materiálů a technická složitost.
Jak si MMJ vede ve srovnání s jinými metodami 3D tisku?	MMJ nabízí jedinečnou možnost tisku více materiálů současně, čímž se liší od ostatních metod 3D tisku, které obvykle používají jediný materiál.
Jaké jsou náklady na materiály MMJ?	Cena se liší podle materiálu, od $70 za kg u mědi po $300 za kg u titanových slitin.
Je MMJ vhodný pro hromadnou výrobu?	MMJ se vzhledem k vysokým nákladům a složitosti hodí spíše pro zakázkovou, malosériovou výrobu. Vyniká však v rychlé výrobě prototypů a specializovaných aplikacích.
Jaké následné zpracování je nutné pro díly MMJ?	Následné zpracování může zahrnovat čištění, vytvrzování, obrábění a povrchovou úpravu pro dosažení požadovaných vlastností a estetiky.
Lze MMJ použít k výrobě funkčních dílů?	Ano, MMJ dokáže vyrábět funkční díly s různými mechanickými vlastnostmi a integrovanými funkcemi, takže je vhodný pro náročné aplikace.

Závěr

Multi Material Jetting (MMJ) představuje významný pokrok v technologii aditivní výroby. Tím, že MMJ umožňuje současné použití více materiálů, otevírá nové možnosti pro vytváření složitých, vysoce výkonných dílů. Ať už působíte v leteckém, zdravotnickém, automobilovém nebo jiném průmyslu, porozumění možnostem a omezením MMJ vám pomůže činit informovaná rozhodnutí o vašich výrobních procesech. Přijměte budoucnost výroby s MMJ a odemkněte nové úrovně inovací a efektivity.

znát více procesů 3D tisku