マルチジェットフュージョン（MJF）とは何ですか？ハブによる説明

今日、設計者とエンジニアは、利用可能な多くの3D印刷技術と材料に関して、多くのオプションを持っています。この記事では、マルチジェットフュージョン（MJF）にスポットライトを当てます 、多くの複雑な産業用アプリケーションの実行可能なソリューションとしてのHP独自の3D印刷テクノロジー。それがどのように機能するか、その利点、そしてそれがお客様の部品に適したテクノロジーであるかどうかについて説明します。

ハブを通じて利用できる3D印刷技術について詳しく知りたい場合は、3D印刷サービスページにアクセスしてください。 。

マルチジェットフュージョン（MJF）3Dプリントとは何ですか？

マルチジェットフュージョン（MJF）は、粉末熱可塑性プラスチックを使用して正確で詳細な複雑な部品を迅速に製造する3D印刷プロセスです。

高い引張強度、優れたフィーチャ解像度、および明確な機械的特性を備えた部品を一貫して迅速に提供できるため、MJF3D印刷サービス 急速に産業用アプリケーションの頼れる積層造形（AM）ソリューションになりました。これは、機能的なプロトタイプや最終用途の部品、一貫した等方性の機械的特性を必要とする部品、および有機的で複雑な形状を製造するために一般的に使用されます。

すばやく詳細なリファレンスについては、MJFに関するすべてのビデオをご覧ください。

MJFはどのように開発されましたか？

2016年に最初に市場に導入されたMJFは、インクジェット印刷技術と精密力学における同社の専門知識に基づいて、HPAdditiveによって開発されました。ただし、MJFの開発は数十年前までさかのぼることができます。

1990年代、積層造形（AM）は、研究開発のみに使用されることから移行し始めていました。製造業における実際の産業用アプリケーションが見えてきました。ただし、この移行では速度がすぐに重要な障害になりました。たとえば、射出成形や金属プレスに比べて、ほとんどの3Dプリンターは部品の製造に長い時間がかかりました。

3D印刷技術を早期に採用して生産をスピードアップするために採用したアプローチのひとつは、「ファーム」または複数のマシンのアレイを使用することでした。アイデアは、追加の加工力でより多くの量を印刷することでした。 HPは、より統合された自動化に焦点を当てたアプローチを選択しました。

HPは、バルセロナにあるグローバルなAMハブで、シームレスな後処理のために追加の機械を取り付けて、粉末材料の大きなベッドに部品を層ごとに構築するシステムを開発しました。 選択的レーザー焼結（SLS）に似ています および他の粉末床融合設計では、このシステムは現在のMJF技術に進化しました。

マルチジェットフュージョンはどのように機能しますか？

MJFは、インクジェットアレイを使用して、粉末材料のベッドに溶融剤とディテーリング剤を堆積させ、次にそれらを固体層に溶融することによって機能します。プリンターはベッドの上により多くの粉末を分配し、このプロセスは層ごとに繰り返されます。

MJFがパーツを作成する方法のステップバイステップは次のとおりです。

• 可動ビルドユニットはプリンタに配置されます

• 材料リコーターキャリッジがビルドエリアを横切って移動し、粉末材料の薄層を堆積させます

• 印刷および定着キャリッジがビルドエリアを横切って移動し、粉末を特定の温度に予熱して、材料の一貫性を提供します。

• インクジェットノズルの配列は、部品の形状と特性に対応する領域の粉末床に薬剤を融合させます。

• 各レイヤーが終了すると、ビルドユニットが格納され、次のマテリアルレイヤーを配置するためのスペースが作成されます

• このプロセスは、ビルドが完了するまで繰り返されます

印刷プロセスが終了すると、ビルドユニットには印刷されたパーツと未溶融の粉末が含まれます。可動式ビルドユニットに取り付けられた別の処理ステーションを使用して、部品を冷却および開梱し、後で使用するために余分な粉末を回収します。ビーズブラストは、残っている粉末を取り除くのに役立ち、より美容的なステップに進むことができます。

MJFはどのような材料を使用していますか？

一般に、MJFに使用される材料は、硬質プラスチックと軟質プラスチックに分けることができます。硬質プラスチックにはナイロンPA11、ナイロンPA12、PPが含まれ、軟質プラスチックにはEstane 3DTPUM95Aが含まれます。 HPのシステムは、主にHPとそのパートナーによって開発されたポリアミド材料に焦点を当てています。

これがMJF3D印刷の利用可能な材料のリストです。 ハブプラットフォーム上。

資料	説明
HP PA 12（ナイロン12）	ナイロン12は、万能の優れた物理的特性と耐薬品性を備えた堅牢な熱可塑性プラスチックであり、機能的なプロトタイプや最終用途に最適です。
ガラスで満たされたHPPA12	ガラス繊維入りナイロンはガラスビーズで補強されており、標準のナイロンよりも高い剛性と熱安定性を備えた部品を作成します。

MJF後処理はどのように機能しますか？

他の製造プロセスと同様に、部品のプロトタイピングまたは最終用途の準備が整う前に、さらに処理が必要です。ただし、MJFによる後処理は、他のAMテクノロジと比較して比較的軽量です。

印刷ジョブを終了すると、未融合の粉末の3次元ベッドで満たされたビルドユニットが残り、パーツが内部に埋め込まれます。

MJF後処理の主な手順は次のとおりです。

• 冷却： これはビルドユニット内で行われますが、HPは自然冷却用のモジュールユニットを提供しているため、粉末と部品が冷却されるのを待たずに、ビルドユニットを新しい印刷に使用できます。

• 未融合の粉末の回収： ビルドユニットが冷えたら、それを処理ステーションに移動し、後で使用するために未溶融の粉末を容器に真空引きします。

• ビードブラスト： ビードブラスト、エアブラスト、またはウォーターブラストで残っている粉末をすべて取り除きます。これは、タンブラー、超音波洗浄機、または振動仕上げ機を使用して、手動または自動で行うことができます。

残っている粉末材料をすべて取り除いた後、さらに後処理を行う必要がある場合があります。これは部品によって異なります。たとえば、鋳造プロセスに必要な後処理について考えてみます。合わせ面、ボア、MJFやめねじの能力を超える公差などの機能については、さらに多くの加工が必要になる場合があります。また、特定の技術要件を満たすには、部品を手作業で研磨する必要がある場合があります。

MJFの利点は何ですか？

機能的なプロトタイプを作成し、最終用途の部品を比較的少量生産する場合は、MJFが最適なソリューションです。 MJFは、SLSが製造できるものよりもはるかに強力な部品を構築するのに優れています。 MJFで構築された部品の引張強度は、ASTMD638法で最大XYおよびZ48 MPa /6,960psiです。

また、MJFは、パーツのジオメトリのあらゆる方向で機械的特性を生成するのに非常に優れています。したがって、頑丈である必要がある小さな機能も備えた複雑で多面的な設計の部品を作成する場合は、MJFが最も実行可能なオプションです。

MJFは、多くのポストプロダクションを必要とせずに、最終用途の機能部品を製造します。他のAMテクノロジーと比較して、より高速で堅牢な自動化を提供します。つまり、人の介入を最小限に抑えて、リードタイムを大幅に短縮し、表面を高品質にします。

MJFは、複数のパーツを同時に印刷するために使用している場合でも、スピーディーさを実現するために、パスごとに印刷するパーツの表面を一貫してスキャンします。これにより、部品の量が多い場合でも、他のテクノロジーと比較してビルド速度が速くなります。

MJFが最終用途の部品の製造に理想的なのはなぜですか？

MJFは、非常に複雑で、詳細で、構造的な完全性を備えた大量の部品を製造するように設計されているため、他の積層造形プロセスとは一線を画しています。 MJFは、正確で耐久性のある電子部品ハウジング、機械アセンブリ、エンクロージャ、および治具と固定具を製造するための一般的なソリューションです。

現在のMJFマシンでは、ビルドユニットは付属の処理ステーションに取り付けられたローリングカートです。部品が完成したら、粉末床を処理ステーションに移動して、余分な粉末をすべて除去するだけです。後処理は、部品の技術的要件に応じて一括で行うことができ、多くの場合、手作業による仕上げの必要性は最小限に抑えられます。これにより、機能部品の大量生産に最適です。

パウダーベッドシステム自体がサポートの必要性を排除し、パーツがビルドエリアに効率的にネストされます。パーツが完成したら、未使用の粉末を将来の印刷物の生産に再び使用することもできます。

MJFとSLS3D印刷：違いは何ですか？

選択的レーザー焼結（SLS）はMJFと非常に似ていますが、2つの技術にはいくつかの重要な違いがあります。 SLSプリンターはまた、粉末材料を層ごとにビルドエリアに堆積しますが、機械は粉末粒子を一緒に焼結することによって材料を融合し、レーザーで部品の下層に融合します。

この機能のパラメータは制限されていますが、レーザーの出力を調整してパーツの材料特性を変更できます。 HPには幅広い化学薬品の選択肢があり、部品の各ボクセルの特性を変更する機会が増えています。

MJFと射出成形：どちらがアプリケーションに適していますか？

MJFは、他のAMテクノロジーと比較して強力なだけでなく、射出成形の実行可能な代替手段でもあります。射出成形では、金型自体の費用を負担し、部品を製造する前に多くのDFM分析を行う必要があります。また、部品の形状にも制限があり、金型の製造やその他の処理ステップにかかる時間を考慮すると、リードタイムが大幅に長くなります。

対照的に、MJFは、リードタイムを大幅に短縮して、より広範な設計の自由度を可能にします。金型に頼る必要がないため、MJFを使用して設計を迅速に変更することもできます。射出成形で生産を行う場合、特に複雑な形状の小から中程度の側面部品を大量に作成したい場合は、MJFを必ず検討してください。

一般に、MJFは、プロトタイプの作成および中小規模の生産実行に適しています。プロトタイプは数日で印刷でき、MJFで印刷された部品はすべて、射出成形と同じ口径の機械的特性を備えています。

マルチジェットフュージョンの実際の例は何ですか？

MJFの印象的な使用例の1つは、自動車産業や医療技術などの製造およびプロセス自動化のスペシャリストであるCNCWürfelによるものです。 2017年、CNCWürfelは、フライス盤と旋盤の多くのコンポーネントを3Dプリントに置き換えました。これにより、生産時間が大幅に短縮され、プロトタイプのテストにより多くの時間を費やすことができました。

これは、いくつかの複雑な部品とグリップシステムを必要とするコンベヤーベルトに使用される部品である同社のグリッパーアダプターの製造に特に効果的であることが証明されました。従来のプロセスでは、8〜10週間のリードタイムが発生し、広範囲にわたる人間の知識と介入が必要であり、部品に損傷を与えることがありました。

グリッパーアダプターの製造における複雑さの多くを取り除くために、CNCWürfelは代わりにMJFを使用して3Dプリントすることを選択しました。これは、特に生産時間を2か月から1週間未満に簡単に短縮できるため、すぐに有益であることがわかりました。 MJFを使用することで、会社は莫大な金額を節約できました。部品を印刷するためのコスト削減は、従来の製造と比較して95％になりました。追加の利点として、印刷されたパーツは84％軽量でありながら、そのタスクを実行するのに十分な耐久性があります。

MJFのもう1つの強力な使用例は、ドキュメントやその他のオブジェクトのリアルタイムのキャプチャと視覚化を簡素化するために開発されたHPのZ3Dカメラです。 MJFが発明される前は、HPは3つの別々の射出成形部品からカメラを構築していました。これにより、数週間のプロトタイプ作成と各部品のコストが発生しました。

MJFに切り替えてカメラを生産することで、HPは3つのパーツではなく、1つの集合体を印刷できるようになったため、生産がスピードアップしました。 HPによると、このピボットにより、部品あたりの価格も2.42ドルから0.36ドルに下がり、プロトタイピング期間が数週間から数日に変わりました。また、MJFに伴う設計の自由度により、HPはカメラの向きを最適化する機会を得て、最終製品の品質を向上させました。

MJF：便利なヒントとコツ

MJFテクノロジーを最大限に活用するための実践的なベストプラクティスをいくつか紹介します。

• 薄肉または大きくて平らな表面をリブまたはガセットで補強し、可能な場合は穴を隆起したボスで囲みます。

• 0.5 mm未満の隆起したテキストや外観上の特徴は、二次的な後処理に耐えられない可能性があることに注意してください。これらの詳細については、パーツ見積もりの​​DFM分析を確認してください。

• パーツの壁の厚さは2.5〜12.7mmにする必要があります。これを上または下に移動すると、パーツの公差に影響を与える可能性があります。

• 製造業者が部品の斜めの角度での階段のような特徴を避けるように、化粧品の表面を明確に識別するようにしてください。

よくある質問

MJFのメリットは何ですか？

MJFを使用すると、複数のプリンターのアレイに依存することなく、独自のパーツを大量に作成できます。また、コストのかかる鋳造や成形作業に取って代わることもできます。現在のHPシステムには、手作業による仕上げを最小限に抑えるバルク後処理ステーションが付属しています。

MJFの欠点は何ですか？

MJFは、FDMのようなモジュラー印刷テクノロジーよりもコストがかかりますが、品質はより高く、産業用途でより一貫性があります。

MJF 3Dプリント部品は耐水性ですか？

PA 12ナイロンは、唯一の耐水性3D印刷材料の1つです。 MJF部品の壁は、耐水性を確保するために1 mmの厚さである必要がありますが、4 mmを超える壁の厚さは、部品を水密にします。 MJF部品は、グリース、アルカリ、オイル、脂肪族炭化水素に対しても化学的に耐性があります。

MJFの寸法精度はどれくらいですか？

MJFの寸法精度は±0.3％で、下限は±0.3 mm（0.012''）です。

MJFの最大ビルドサイズはいくつですか？

ハブを使用した場合、MJFパーツの最大ビルドサイズは380 x 285 x 380 mm（14.9'' x 11.2'' x 14.9''）です。

MJFが印刷できる最小の機能は何ですか？

MJFが印刷できる最小フィーチャサイズは0.5mm（0.02インチ）です。 MJFの印刷層は80ミクロン（0.0003インチ）の厚さであるため、非常に細かい表面の詳細を生成できます。