Was ist das Polyjet (Photopolymer Jetting) Verfahren im 3D-Druck?

Bedeutung Polyjet (Photopolymer Jetting) 3D Druck

«Photopolymer Jetting», abgekürzt und umgangssprachlich «Polyjet» genannt, bedeutet frei übersetzt, Aufspritzen mit UV-härtendem Kunststoff. Dabei spritzt der Kunststoff in sehr kleinen Mengen durch den Piezo-Druckknopf auf die Druckplatte.

Höchste Präzision im 3D-Druck mit Polyjet-Technologie

Mit Polyjet hergestellte Bauteile zeichnen sich durch eine sehr hohe Oberflächengüte aus. Da dieser Fertigungsprozess keine Hitze benötigt, schrumpfen die Bauteile nicht während und nach der Fertigung. Unter allen 3D-Druckverfahren gehört das Polyjet deshalb zu den das präzisesten Verfahren.

Kristalle unter Strom

Das 3D-Modell eines Bauteils wird in eine Slicing Software geladen. Das Programm erzeugt den Maschinencode und zerlegt dafür das Bauteil in Schichten von 0.016 mm und berechnet zudem die Lage des Stützmaterials. Die Software sendet den fertige Code an den 3D-Drucker.

Der 3D-Techniker legt die Kartusche mit einem flüssigen, UV-härtenden Material in den 3D-Drucker. Von dort pumpt die Maschine das Material in den Druckkopf. Beim Polyjet Verfahren gibt es zwei Druckköpfe, eines für das Baumaterial und das andere für das Stützmaterial. Das Baumaterial erhitzt sich im Druckkopf auf 80° C und ist damit fliessfähig. Der Druckkopf besteht aus zwei Metallleisten, auf der jeweils hunderte, winzige Öffnungen in einer Reihe angebracht sind. In jeder Öffnung befindet sich ein Piezo-Ventil. Piezo-Ventile bestehen aus winzigen Kristallen, die sich unter Stromeinwirkung verformen und die Öffnung freigeben. Das Material, das unter leichtem Druck steht, entweicht in Mikrodosen als Tropfen.

Wie funktioniert der Polyjet 3D Druck?

Kleinste Tröpfchen werden mit UV-Strahlen ausgehärtet

Der Druckkopf fährt über die gesamte Länge des Druckbetts, währenddessen sich im richtigen Moment das vom Code bestimmte Ventil öffnet, und winzige Materialtropfen herausspritzen. Die Tropfen sind wenige Pikoliter (ein Billionstel Liter; 0,000 000 000 001 Liter) klein und werden in einer Präzision von wenigen Mikrometern (µ) positioniert und aufgetragen. Direkt hinter dem Druckkopf befindet sich eine Rolle, um die Oberfläche zu glätten

Der Polyjet 3D-Druck ist mit dem Digitaldruck auf Papier vergleichbar. Befindet sich der Druckkopf auf dem Rückweg, wird die eben aufgespritzte Schicht durch eine hochenergetische UV-Lichtquelle gehärtet. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis das Bauteil fertig gedruckt ist.

Stützmaterial mit Wasser entfernen

Überhänge brauchen beim Polyjet Verfahren Stützen, wie beim FDM Verfahren ebenso. Dafür braucht man beim Polyjet dafür ein wachsartiges Material, welches zeitgleich mit dem Bauteil aufgespritzt wird. Um das Stützmaterial danach zu entfernen, legt man das fertige Bauteil in eine Waschstation. Darin spült sich das Material mit einem Wasserdruck von 110 bar aus.