멀티 제트 퓨전(MJF)이란 무엇입니까? 허브에서 설명

오늘날 디자이너와 엔지니어는 사용 가능한 많은 3D 프린팅 기술 및 재료와 관련하여 많은 옵션을 가지고 있습니다. 이 기사에서는 멀티 제트 퓨전(MJF)을 집중 조명합니다. , HP의 독점적인 3D 프린팅 기술은 많은 복잡하고 산업적인 애플리케이션을 위한 실행 가능한 솔루션입니다. 작동 방식, 이점 및 부품에 적합한 기술인지 알아봅니다.

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MJF(Multi Jet Fusion) 3D 프린팅이란 무엇입니까?

MJF(Multi Jet Fusion)는 분말 열가소성 수지를 사용하여 정확하고 세밀한 복잡한 부품을 신속하게 생산하는 3D 프린팅 공정입니다.

높은 인장 강도, 미세 형상 해상도 및 잘 정의된 기계적 특성을 가진 부품을 일관되고 신속하게 제공할 수 있으므로 MJF 3D 인쇄 서비스 산업용 애플리케이션을 위한 적층 제조(AM) 솔루션으로 빠르게 자리 잡았습니다. 기능적 프로토타입 및 최종 사용 부품, 일관된 등방성 기계적 특성이 필요한 부품, 유기적이고 복잡한 형상을 제조하는 데 일반적으로 사용됩니다.

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MJF는 어떻게 개발되었습니까?

2016년 시장에 처음 소개된 MJF는 잉크젯 인쇄 기술 및 정밀 역학에 대한 회사의 전문성을 바탕으로 HP Additive에서 개발했습니다. MJF의 발전은 수십 년 전으로 거슬러 올라갈 수 있습니다.

1990년대에 적층 제조(AM)는 연구 개발에만 사용되던 전환을 시작했습니다. 제조의 실제 산업 응용 프로그램이 눈에 보였습니다. 그러나 속도는 이러한 전환의 주요 장애물이 되었습니다. 예를 들어 사출 성형이나 금속 스탬핑에 비해 대부분의 3D 프린터는 부품을 생산하는 데 오랜 시간이 걸렸습니다.

3D 프린팅 기술의 얼리 어답터가 생산 속도를 높이기 위해 취한 한 가지 접근 방식은 "농장" 또는 여러 기계 어레이를 사용하는 것이었습니다. 아이디어는 추가 가공 능력으로 더 많은 양을 인쇄하는 것이었습니다. HP는 보다 통합된 자동화 중심 접근 방식을 선택했습니다.

바르셀로나의 글로벌 AM 허브에서 HP는 원활한 사후 처리를 위해 추가 기계가 부착된 대형 분말 재료 베드에 부품을 레이어별로 구축하는 시스템을 개발했습니다. 선택적 레이저 소결(SLS)과 유사 및 기타 분말 베드 융합 설계, 이 시스템은 현재 MJF 기술로 발전했습니다.

멀티 제트 퓨전은 어떻게 작동합니까?

잉크젯 어레이를 사용하여 MJF는 분말 재료의 베드에 퓨징 및 디테일링 에이전트를 증착한 다음 이를 고체 층으로 융합하는 방식으로 작동합니다. 프린터는 베드 위에 더 많은 파우더를 분배하고 프로세스는 레이어별로 반복됩니다.

다음은 MJF가 부품을 만드는 방법에 대한 단계별 설명입니다.

• 이동식 빌드 유닛이 프린터에 배치됩니다.

• 재료 리코터 캐리지가 빌드 영역을 가로질러 이동하여 분말 재료의 얇은 층을 증착합니다.

• 프린팅 및 퓨징 캐리지가 빌드 영역을 가로질러 이동하여 분말을 특정 온도로 예열하여 재료 일관성을 제공합니다. 

• 잉크젯 노즐 어레이는 부품의 형상 및 속성에 해당하는 영역의 파우더 베드에 에이전트를 융합합니다. 

• 각 레이어가 완료되면 빌드 유닛이 수축되어 재료의 다음 레이어가 증착될 공간을 만듭니다.

• 이 프로세스는 빌드가 완료될 때까지 반복됩니다.

인쇄 프로세스가 완료되면 빌드 유닛에 인쇄된 부품과 융합되지 않은 분말이 포함됩니다. 이동식 빌드 장치에 부착된 별도의 처리 스테이션을 사용하여 부품을 냉각하고 포장을 풀고 나중에 사용하기 위해 여분의 분말을 회수합니다. 비드 블라스팅은 남아 있는 파우더를 제거하는 데 도움이 되며 더 많은 미용 단계를 진행할 수 있습니다.

MJF는 어떤 재료를 사용합니까?

일반적으로 MJF에 사용되는 재료는 경질 플라스틱과 연질 플라스틱으로 나눌 수 있습니다. 경질 플라스틱에는 나일론 PA11, 나일론 PA12 및 PP가 포함되고 유연한 플라스틱에는 Estane 3D TPU M95A가 포함됩니다. HP 시스템은 주로 HP와 파트너가 개발한 폴리아미드 소재에 중점을 둡니다.

다음은 MJF 3D 프린팅 사용 가능한 재료 목록입니다. 허브 플랫폼에서.

재료	설명
HP PA 12(나일론 12)	나일론 12는 우수한 물리적 특성과 내화학성을 갖춘 견고한 열가소성 수지로 기능성 프로토타입 및 최종 사용 용도에 이상적입니다.
유리 충전 HP PA 12	유리 충전 나일론은 유리 비드로 강화되어 표준 나일론보다 더 높은 강성과 열 안정성을 가진 부품을 만듭니다.

MJF 후처리는 어떻게 작동합니까?

다른 제조 프로세스와 마찬가지로 부품이 프로토타이핑 또는 최종 사용 애플리케이션을 위해 준비되기 전에 추가 처리가 필요합니다. 그러나 MJF를 사용한 후처리는 다른 AM 기술에 비해 상대적으로 가볍습니다.

인쇄 작업을 마치면 융합되지 않은 분말의 3차원 베드로 채워진 빌드 유닛이 남게 되며 그 부분은 내부에 묻힙니다.

다음은 MJF 후처리의 주요 단계입니다.

• 냉각: 이것은 빌드 장치 내에서 이루어지지만 HP는 자연 냉각을 위한 모듈 장치를 제공하므로 파우더와 부품이 식을 때까지 기다릴 필요 없이 새 인쇄에 빌드 장치를 사용할 수 있습니다.

• 융합되지 않은 가루 회수: 빌드 장치가 냉각되면 처리 스테이션으로 옮기고 나중에 사용할 수 있도록 용융되지 않은 분말을 용기에 진공 청소기로 넣습니다.

• 비드 블라스팅: 비드 블라스팅, 에어 블라스팅 또는 워터 블라스팅으로 남아 있는 분말을 제거하십시오. 텀블러, 초음파 세척기 또는 진동 마감 기계를 사용하여 수동 또는 자동으로 이 작업을 수행할 수 있습니다.

잔여 분말 물질을 모두 제거한 후 더 많은 후처리를 거쳐야 할 수 있습니다. 이것은 부분에 따라 다릅니다. 예를 들어, 주조 공정에 필요한 후처리를 고려하십시오. MJF 및 내부 스레드의 기능을 초과하는 결합 표면, 보어, 공차와 같은 기능에 대해 더 많은 가공을 수행해야 할 수도 있습니다. 또한 특정 기술 요구 사항을 충족하려면 부품을 손으로 샌딩해야 할 수도 있습니다.

MJF의 장점은 무엇입니까?

기능적 프로토타입과 최종 사용 부품의 상대적으로 적은 생산 실행을 만들고자 한다면 MJF가 최고의 솔루션이 되어야 합니다. MJF는 SLS가 생산할 수 있는 것보다 훨씬 더 강한 부품을 만드는 데 탁월합니다. MJF로 제작된 부품은 ASTM D638 방법으로 최대 XY 및 Z 48 MPa/6,960 psi의 인장 강도를 갖습니다.

또한 MJF는 부품 형상의 모든 방향에서 기계적 특성을 생성하는 데 정말 능숙합니다. 따라서 견고해야 하는 더 작은 기능과 함께 복잡하고 다면적인 디자인으로 부품을 만드는 경우 MJF가 가장 실행 가능한 옵션입니다.

MJF는 많은 후반 작업이 필요하지 않은 최종 사용을 위한 기능 부품을 생산합니다. 다른 AM 기술에 비해 더 빠르고 더 강력한 자동화를 제공하므로 최소한의 인간 개입으로 훨씬 더 짧은 리드 타임과 고품질 표면을 의미합니다.

속도를 높이기 위해 MJF는 한 번에 여러 부품을 인쇄하는 데 사용하더라도 매 패스마다 인쇄 중인 부품의 표면을 일관되게 스캔합니다. 이는 더 많은 양의 부품을 사용하더라도 다른 기술에 비해 더 빠른 빌드 속도를 제공합니다.

MJF가 최종 사용 부품 제조에 이상적인 이유는 무엇입니까?

MJF는 복잡성, 세부 사항 및 구조적 무결성을 갖춘 더 많은 양의 부품을 생산하도록 설계되었기 때문에 다른 적층 제조 공정과 차별화됩니다. MJF는 정밀하고 내구성 있는 전자 부품 하우징, 기계 어셈블리, 인클로저, 지그 및 고정구를 제조하는 데 널리 사용되는 솔루션입니다.

현재 MJF 기계에서 빌드 유닛은 포함된 처리 스테이션에 부착된 롤링 카트입니다. 부품이 완성되면 파우더 베드를 처리 스테이션으로 이동하여 여분의 파우더를 모두 제거하기만 하면 됩니다. 후처리는 부품의 기술 요구 사항에 따라 대량으로 수행할 수 있으며 손으로 마무리할 필요가 거의 없습니다. 따라서 기능 부품의 대량 생산에 매우 적합합니다.

파우더 베드 시스템 자체는 지지대가 필요하지 않으며 부품이 빌드 영역에 효율적으로 배치됩니다. 부품이 완성되면 사용하지 않은 파우더를 향후 인쇄 제작에 다시 사용할 수도 있습니다.

MJF 대 SLS 3D 프린팅:차이점은 무엇입니까?

선택적 레이저 소결(SLS)은 MJF와 매우 유사하지만 두 기술에는 몇 가지 주요 차이점이 있습니다. SLS 프린터는 또한 레이어별로 빌드 영역에 분말 재료를 증착하지만 기계는 분말 입자를 함께 소결하고 레이저로 부품의 기본 레이어에 재료를 융합합니다.

이 기능의 매개변수는 제한적이지만 레이저의 출력을 변조하여 부품의 재료 속성을 변경할 수 있습니다. HP는 부품의 각 복셀 특성을 변경할 수 있는 더 많은 기회를 제공하는 광범위한 화학 작용제를 보유하고 있습니다.

MJF 대 사출 성형:귀하의 응용 분야에 어느 것이 더 낫습니까?

MJF는 다른 AM 기술과 비교할 때 강국일 뿐만 아니라 사출 성형에 대한 실행 가능한 대안이기도 합니다. 사출 성형의 경우 금형 자체에 비용을 지불하고 부품을 생산하기 전에 많은 DFM 분석을 수행해야 합니다. 또한 부품 지오메트리 측면에서 제한적이며 금형 및 기타 가공 단계를 생산하는 데 걸리는 시간을 고려할 때 리드 타임이 훨씬 더 깁니다.

대조적으로 MJF는 리드 타임을 크게 줄이면서 보다 광범위한 설계 자유를 허용합니다. 금형에 의존할 필요가 없기 때문에 MJF를 사용하여 신속하게 설계를 변경할 수도 있습니다. 사출 성형으로 생산을 시작하려는 경우 MJF를 고려하십시오. 특히 복잡한 형상을 가진 중소형 측면 부품을 대량으로 생성하려는 경우 특히 그렇습니다.

일반적으로 MJF는 프로토타입 제작 및 중소 규모 생산 실행에 선호됩니다. 며칠 만에 프로토타입을 인쇄할 수 있으며 MJF로 인쇄된 모든 부품은 사출 성형과 동일한 구경의 기계적 특성을 갖습니다.

작동 중인 Multi Jet Fusion의 예는 무엇입니까?

MJF의 인상적인 사용 사례 중 하나는 특히 자동차 산업 및 의료 기술을 위한 제조 및 공정 자동화 전문가인 CNC Würpel에서 나온 것입니다. 2017년에 CNC Würfel은 밀링 머신과 선반을 많은 구성 요소에 대해 3D 프린팅으로 교체했습니다. 이를 통해 생산 시간이 크게 단축되었고 프로토타입 테스트에 더 많은 시간을 할애할 수 있었습니다.

이는 여러 복잡한 부품과 그리핑 시스템이 필요한 컨베이어 벨트에 사용되는 부품인 회사의 그리퍼 어댑터를 생산하는 데 특히 효과적이었습니다. 기존 프로세스에서는 리드 타임이 8주에서 10주 정도 소요되었으며 때로는 부품을 손상시키는 광범위한 인적 지식과 개입이 필요했습니다.

그리퍼 어댑터 제조의 많은 복잡성을 없애기 위해 CNC Würpel은 대신 MJF를 사용하여 3D 인쇄를 선택했습니다. 이는 특히 생산 시간을 2개월에서 1주일 미만으로 단축함으로써 즉시 유익한 것으로 판명되었습니다. MJF를 사용함으로써 회사는 막대한 비용도 절약할 수 있었습니다. 부품 인쇄 비용 절감은 기존 제조 방식에 비해 95%에 달했습니다. 추가적인 이점으로, 인쇄된 부품은 84% 더 가벼우면서도 작업을 수행하기에 충분히 내구성이 있습니다.

MJF의 또 다른 강력한 사용 사례는 문서 및 기타 개체의 실시간 캡처 및 시각화를 단순화하도록 개발된 HP의 Z 3D 카메라입니다. MJF가 발명되기 전에 HP는 3개의 개별 사출 성형 부품으로 카메라를 제작했으며, 이로 인해 몇 주 동안 프로토타입을 제작하고 각 부품에 대한 비용이 발생했습니다.

MJF로 전환하여 카메라 생산을 가속화했습니다. 새로운 기술을 통해 HP는 3개의 부품이 아닌 단일 어셈블리를 인쇄할 수 있게 되었기 때문입니다. HP에 따르면 이 중심축은 또한 부품당 가격을 2.42달러에서 0.36달러로 낮추고 프로토타입 제작 기간을 몇 주에서 며칠로 바꿨습니다. 또한 MJF와 함께 제공되는 자유로운 디자인 덕분에 HP는 카메라 방향을 최적화하여 최종 제품의 품질을 높일 수 있었습니다.

MJF:유용한 팁 및 요령

다음은 MJF 기술을 최대한 활용하기 위한 실습 모범 사례입니다.

• 늑골 또는 거싯으로 벽이 얇거나 크고 평평한 표면을 보강하고 가능한 경우 돌출된 보스로 구멍을 둘러쌉니다.

• 0.5mm보다 작은 돌출된 텍스트 및 외관 기능은 2차 후처리에서 살아남지 못할 수 있습니다. 이러한 세부 사항은 부품 견적에서 DFM 분석을 확인하십시오.

• 부품의 벽 두께는 2.5mm에서 12.7mm 사이여야 합니다. 이 값보다 높거나 낮으면 부품의 공차에 영향을 미칠 수 있습니다.

• 제조업체가 부품의 비스듬한 각도에서 계단을 밟는 것과 같은 기능을 방지할 수 있도록 외관 표면을 명확하게 식별해야 합니다.

자주 묻는 질문

MJF의 장점은 무엇입니까?

MJF를 사용하면 여러 프린터 어레이에 의존하지 않고 고유한 부품을 대량으로 생산할 수 있습니다. 또한 값비싼 주조 또는 성형 작업을 대체할 수 있으며 현재 HP 시스템에는 수작업 마감을 최소화하는 부착된 벌크 후처리 스테이션이 포함되어 있습니다.

MJF의 단점은 무엇입니까?

MJF는 FDM과 같은 모듈식 인쇄 기술보다 비용이 많이 들지만 산업용으로 사용하기에는 품질이 더 높고 일관적입니다.

MJF 3D 프린팅 부품은 방수 기능이 있습니까?

PA 12 나일론은 유일한 방수 3D 프린팅 재료 중 하나입니다. MJF 부품의 벽 두께는 1mm여야 방수가 되지만 벽 두께가 4mm를 초과하면 부품이 방수됩니다. MJF 부품은 또한 그리스, 알칼리, 오일 및 지방족 탄화수소에 화학적으로 내성이 있습니다.

MJF의 치수 정확도는 무엇입니까?

MJF의 치수 정확도는 ± 0.3%이며 하한은 ± 0.3mm(0.012'')입니다.

MJF의 최대 빌드 크기는 얼마입니까?

허브를 사용하는 경우 MJF 부품의 최대 제작 크기는 380 x 285 x 380mm(14.9'' x 11.2'' x 14.9'')입니다.

MJF가 인쇄할 수 있는 가장 작은 기능은 무엇입니까?

MJF가 인쇄할 수 있는 최소 기능 크기는 0.5mm(0.02인치)입니다. MJF의 인쇄 레이어는 두께가 80미크론(0.0003인치)이므로 매우 미세한 표면 세부 사항을 생성할 수 있습니다.