Multi Materiaal Jetting (MMJ)

Overzicht van Multi Materiaal Jetting (MMJ)

Stel je een technologie voor waarmee je niet slechts één soort materiaal kunt printen, maar meerdere materialen tegelijk. Dat is wat Multi Material Jetting (MMJ) biedt. Het is alsof je een magische 3D printer hebt die verschillende materialen kan combineren in een enkele print, waardoor je meer flexibiliteit, complexiteit en functionaliteit in je ontwerpen krijgt.

Multi Material Jetting, vaak afgekort als MMJ, is een geavanceerd additief productieproces dat gebruik maakt van de kracht van meerdere materialen die in een enkele bouwcyclus worden gedeponeerd. Deze technologie onderscheidt zich door de mogelijkheid om in één keer complexe onderdelen te maken met verschillende mechanische eigenschappen, kleuren en texturen. Als je je wilt verdiepen in deze revolutionaire technologie, dan zit je hier goed. Laten we eens kijken naar alles wat er te weten valt over MMJ, van de basis tot de ingewikkelde details.

Inleiding tot Multi Materiaal Jetting (MMJ)

Wat is Multi Material Jetting?

Multi Material Jetting (MMJ) is een vorm van 3D printen waarbij meerdere materialen laag voor laag worden gespoten om een onderdeel te maken. In tegenstelling tot traditioneel 3D printen dat gebruik maakt van één enkel materiaal, gebruikt MMJ verschillende materialen, die gelijktijdig of na elkaar gedeponeerd kunnen worden, om één enkel samenhangend onderdeel te maken. Met deze methode kunnen onderdelen met verschillende mechanische eigenschappen, kleuren en texturen in één keer worden gemaakt, waardoor het ideaal is voor complexe, multifunctionele onderdelen.

Hoe werkt MMJ?

MMJ gebruikt printkoppen om minuscule druppeltjes materiaal op een bouwplatform te spuiten. Deze materialen kunnen fotopolymeren, metalen of andere composieten zijn die stollen wanneer ze worden blootgesteld aan UV-licht of warmte. De printkoppen kunnen snel schakelen tussen verschillende materialen, waardoor verschillende materialen nauwkeurig in het gewenste patroon kunnen worden geplaatst. Dit proces wordt laag voor laag herhaald totdat het uiteindelijke onderdeel compleet is.

Soorten metaalpoeders gebruikt in MMJ

Het gebruik van metaalpoeders in MMJ opent een wereld van mogelijkheden op het gebied van sterkte, duurzaamheid en functionaliteit van onderdelen. Hier zijn tien specifieke metaalpoeders die vaak worden gebruikt in MMJ, elk met unieke eigenschappen en toepassingen:

Metaal Poeder Model	Samenstelling	Eigenschappen	Kenmerken
Roestvrij staal 316L	Fe, Cr, Ni, Mo	Hoge corrosiebestendigheid, goede mechanische eigenschappen	Ideaal voor ruwe omgevingen, medische apparatuur
Titaan Ti6Al4V	Ti, Al, V	Hoge sterkte-gewichtsverhouding, uitstekende corrosiebestendigheid	Lucht- en ruimtevaart, medische implantaten
Aluminium AlSi10Mg	Al, Si, Mg	Lichtgewicht, goede thermische eigenschappen, hoge sterkte	Automobiel-, ruimtevaart- en luchtvaartonderdelen
Nikkellegering 625	Ni, Cr, Mo, Nb	Hoge sterkte, uitstekende weerstand tegen oxidatie en corrosie	Scheepvaart, chemische verwerking
Kobaltchroom (CoCr)	Co, Cr, Mo	Hoge slijtvastheid, biocompatibel	Tandheelkundige, orthopedische implantaten
Gereedschapsstaal H13	Fe, Cr, Mo, V	Hoge hardheid, uitstekende slijtvastheid	Gereedschap, spuitgieten
Koper Cu	Cu	Uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid	Elektrische onderdelen, warmtewisselaars
Inconel 718	Ni, Cr, Fe, Nb, Mo	Hoge sterkte, goede kruipweerstand bij hoge temperaturen	Ruimtevaart, gasturbines
Maragingstaal	Fe, Ni, Co, Mo	Hoge sterkte, goede taaiheid, laag koolstofgehalte	Gereedschap, lucht- en ruimtevaart
Brons CuSn10	Cu, Sn	Goede slijtvastheid, corrosiebestendigheid	Lagers, bussen

Toepassingen van Multi Material Jetting (MMJ)

Het vermogen van MMJ om verschillende materialen te combineren in een enkel onderdeel opent tal van toepassingsmogelijkheden in verschillende industrieën. Laten we eens kijken naar enkele belangrijke toepassingen:

Sollicitatie	Industrie	Voordelen
Medische apparaten	Gezondheidszorg	Aangepaste implantaten, protheses met verschillende mechanische eigenschappen
Lucht- en ruimtevaartcomponenten	Lucht- en ruimtevaart	Lichtgewicht, zeer sterke onderdelen met geïntegreerde functies
Auto-onderdelen	Automobiel	Duurzame, lichtgewicht componenten met complexe geometrieën
Consumentenelektronica	Elektronica	Multi-materiaal circuits, behuizingen met ingebouwde functionaliteiten
Juwelen en kunst	Mode en kunst	Complexe ontwerpen van meerdere materialen met hoge precisie
Industrieel gereedschap	Productie	Op maat gemaakt gereedschap met verbeterde slijtvastheid en sterkte
Tandheelkundige implantaten	Gezondheidszorg	Biocompatibele implantaten met precieze pasvorm en gevarieerde eigenschappen
Warmtewisselaars	Energie	Efficiënte, complexe geometrieën voor betere warmteoverdracht
Orthopedische implantaten	Gezondheidszorg	Mechanische eigenschappen op maat voor specifieke patiëntbehoeften
Prototyping	Diverse	Snelle prototyping met functionele materiaaleigenschappen

Specificaties, maten, kwaliteiten en normen

Als het gaat om MMJ, is inzicht in de specificaties, afmetingen, kwaliteiten en normen cruciaal voor de juiste materiaalkeuze en toepassing. Hier is een gedetailleerde tabel die deze aspecten samenvat:

Materiaal	Specificaties	Maten	Cijfers	Normen
Roestvrij staal 316L	ASTM F138, F139	Poedergrootte: 15-45 μm	Medisch	ISO 5832-1
Titaan Ti6Al4V	ASTM F136	Poedergrootte: 20-60 μm	Niveau 5	ISO 5832-3
Aluminium AlSi10Mg	ASTM B209	Poedergrootte: 10-50 μm	–	EN 1706
Nikkellegering 625	ASTM B443	Poedergrootte: 15-45 μm	–	AMS 5666
Kobaltchroom (CoCr)	ASTM F75	Poedergrootte: 10-50 μm	–	ISO5832-4
Gereedschapsstaal H13	ASTM A681	Poedergrootte: 15-45 μm	Type H13	DIN 1.2344
Koper Cu	ASTM B216	Poedergrootte: 15-45 μm	–	ISO 1338
Inconel 718	ASTM B637	Poedergrootte: 15-45 μm	–	AMS 5662
Maragingstaal	ASTM A579	Poedergrootte: 15-45 μm	Rang 300	AMS 6514
Brons CuSn10	ASTM B505	Poedergrootte: 10-50 μm	–	DIN 1705

Leveranciers en prijsinformatie

Om de markt voor MMJ-materialen te kunnen navigeren, moet je inzicht hebben in leveranciers en prijzen. Hier is een tabel met een aantal belangrijke leveranciers en hun prijsinformatie:

Leverancier	Materiaal	Prijs per kg (USD)	Aanvullende opmerkingen
Hogenäs	Roestvrij staal 316L	$100 – $150	Wereldwijd beschikbaar
Timmerman technologie	Titaan Ti6Al4V	$200 – $300	Hoge zuiverheid
Eckart	Aluminium AlSi10Mg	$80 – $120	Hoge beschikbaarheid
Sandvik	Nikkellegering 625	$150 – $250	Aanpasbare maten
HC Starck	Kobaltchroom (CoCr)	$180 – $270	Opties voor medisch gebruik
Uddeholm	Gereedschapsstaal H13	$120 – $180	Hoge kwaliteit
GKN poedermetallurgie	Koper Cu	$70 – $110	Hoge geleidbaarheid
Kennametal	Inconel 718	$170 – $260	Ruimtevaartkwaliteit
Aubert & Duval	Maragingstaal	$150 – $220	Constante kwaliteit
Oerlikon Metco	Brons CuSn10	$90 – $130	Aangepaste mengsels beschikbaar

Voor- en nadelen van MMJ-materialen vergelijken

Inzicht in de voor- en nadelen van verschillende MMJ-materialen is de sleutel tot het maken van weloverwogen keuzes. Hier volgt een vergelijking van de verschillende materialen die gebruikt worden in MMJ:

Materiaal	Pluspunten	Nadelen
Roestvrij staal 316L	Hoge corrosiebestendigheid, biocompatibel	Dure
Titaan Ti6Al4V	Hoge sterkte-gewichtsverhouding, biocompatibel	Hoge kosten, moeilijk te verwerken
Aluminium AlSi10Mg	Lichtgewicht, goede thermische eigenschappen	Lagere sterkte in vergelijking met andere metalen
Nikkellegering 625	Uitstekende corrosiebestendigheid, hoge sterkte	Duur, moeilijk te bewerken
Kobaltchroom (CoCr)	Hoge slijtvastheid, biocompatibel	Broos, duur
Gereedschapsstaal H13	Hoge hardheid, uitstekende slijtvastheid	Onder bepaalde omstandigheden gevoelig voor barsten
Koper Cu	Uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid	Oxideert gemakkelijk
Inconel 718	Hoge sterkte, goede kruipweerstand	Duur, moeilijk te verwerken
Maragingstaal	Hoge sterkte, goede taaiheid	Beperkte leveranciers, duur
Brons CuSn10	Goede slijtvastheid, gemakkelijk te gieten	Lagere mechanische sterkte

Voordelen van Multi Materiaal Jetting (MMJ)

MMJ biedt talloze voordelen waardoor het een game-changer is in de wereld van additive manufacturing:

1. Complexiteit en ontwerpvrijheid

Met MMJ kunnen zeer complexe geometrieën worden gemaakt die met traditionele productiemethoden onmogelijk zouden zijn. De mogelijkheid om meerdere materialen in een enkele productiecyclus te stralen, betekent dat ontwerpers verschillende eigenschappen en functionaliteiten in een enkel onderdeel kunnen integreren.

2. Aanpassing en personalisatie

Omdat MMJ meerdere materialen en kleuren kan verwerken, is het perfect voor het maken van aangepaste en gepersonaliseerde producten. Of het nu gaat om een medisch implantaat op maat van de anatomie van een patiënt of een uniek sieraad, MMJ biedt ongeëvenaarde aanpassingsmogelijkheden.

3. Materiaalefficiëntie

In tegenstelling tot subtractieve productie, waarbij vaak veel materiaal wordt verspild, is MMJ een additief proces waarbij alleen het materiaal wordt gebruikt dat nodig is om het onderdeel te maken. Deze efficiëntie kan leiden tot kostenbesparingen, vooral bij het gebruik van dure materialen zoals titanium of nikkellegeringen.

4. Minder montagevereisten

Met MMJ is het mogelijk om onderdelen te maken waarvoor traditioneel meerdere onderdelen geassembleerd moeten worden. Dit vermindert niet alleen de noodzaak voor assemblage, maar verbetert ook de algehele sterkte en betrouwbaarheid van het onderdeel.

5. Snelle prototyping en productie

MMJ is ideaal voor rapid prototyping omdat het snel onderdelen kan maken met complexe geometrieën en meerdere materialen. Deze snelheid vertaalt zich in snellere productontwikkelingscycli en een snellere marktintroductietijd.

Nadelen van Multi Materiaal Jetting (MMJ)

Ondanks de vele voordelen heeft MMJ ook enkele beperkingen:

1. Hoge initiële kosten

De apparatuur en materialen voor MMJ kunnen duur zijn, waardoor het een aanzienlijke investering voor bedrijven is. De hoge initiële kosten kunnen een barrière vormen voor kleine bedrijven of starters.

2. Problemen met materiaalcompatibiliteit

Niet alle materialen zijn compatibel met MMJ-technologie. Sommige materialen hechten niet goed aan elkaar, wat leidt tot problemen met de integriteit van onderdelen. Deze beperking kan de soorten onderdelen beperken die geproduceerd kunnen worden.

3. Eisen voor nabewerking

Onderdelen die geproduceerd zijn met MMJ moeten vaak nabewerkt worden om de gewenste afwerking en mechanische eigenschappen te verkrijgen. Deze extra stap kan tijd en kosten toevoegen aan het productieproces.

4. Beperkte beschikbaarheid van materiaal

Hoewel het aantal beschikbare materialen voor MMJ toeneemt, is het nog steeds beperkt vergeleken met traditionele fabricagemethoden. Deze beperking kan een nadeel zijn voor industrieën die specifieke materiaaleigenschappen vereisen.

5. Technische complexiteit

Het bedienen en onderhouden van MMJ-apparatuur vereist gespecialiseerde kennis en vaardigheden. Deze technische complexiteit kan een uitdaging zijn voor bedrijven zonder ervaren personeel.

FAQ

Vraag	Antwoord
Wat is Multi Material Jetting (MMJ)?	MMJ is een additief fabricageproces dat meerdere materialen in één bouwcyclus spuit om complexe onderdelen met verschillende eigenschappen te maken.
Welke materialen kunnen worden gebruikt in MMJ?	Gangbare materialen zijn roestvrij staal, titanium, aluminium, nikkellegeringen, kobaltchroom, gereedschapsstaal, koper, Inconel, maragingstaal en brons.
Welke sectoren profiteren van MMJ?	Industrieën zoals de gezondheidszorg, luchtvaart, auto-industrie, elektronica, mode en productie profiteren van MMJ.
Wat zijn de voordelen van MMJ?	Voordelen zijn onder andere ontwerpcomplexiteit, maatwerk, materiaalefficiëntie, lagere assemblagevereisten en snelle prototyping.
Wat zijn de nadelen van MMJ?	Nadelen zijn onder andere hoge initiële kosten, problemen met materiaalcompatibiliteit, vereisten voor nabewerking, beperkte beschikbaarheid van materialen en technische complexiteit.
Hoe verhoudt MMJ zich tot andere 3D printmethodes?	MMJ biedt de unieke mogelijkheid om meerdere materialen tegelijk te printen, wat het onderscheidt van andere 3D printmethodes die meestal maar één materiaal gebruiken.
Wat kost MMJ-materiaal?	De kosten variëren per materiaal, van $70 per kg voor koper tot $300 per kg voor titaanlegeringen.
Is MMJ geschikt voor massaproductie?	MMJ is vanwege de hoge kosten en complexiteit meer geschikt voor aangepaste productie in kleine aantallen. Het blinkt echter uit in snelle prototypes en gespecialiseerde toepassingen.
Welke nabewerking is vereist voor MMJ-onderdelen?	Nabewerking kan bestaan uit reinigen, uitharden, machinaal bewerken en oppervlakteafwerking om de gewenste eigenschappen en esthetiek te verkrijgen.
Kan MMJ worden gebruikt voor de productie van functionele onderdelen?	Ja, MMJ kan functionele onderdelen produceren met gevarieerde mechanische eigenschappen en geïntegreerde functionaliteiten, waardoor het geschikt is voor veeleisende toepassingen.

Conclusie

Multi Material Jetting (MMJ) vertegenwoordigt een belangrijke vooruitgang in additieve productietechnologie. Door het gelijktijdige gebruik van meerdere materialen mogelijk te maken, opent MMJ nieuwe mogelijkheden voor het maken van complexe, hoogwaardige onderdelen. Of u nu actief bent in de lucht- en ruimtevaart, gezondheidszorg, auto-industrie of een andere industrie, inzicht in de mogelijkheden en beperkingen van MMJ kan u helpen weloverwogen beslissingen te nemen over uw productieprocessen. Omarm de toekomst van productie met MMJ en ontgrendel nieuwe niveaus van innovatie en efficiëntie.

ken meer 3D-printprocessen