Minimizing Deformations during HP MJF 3D Printing

Abstract

(1) Background: The purpose of this study is to investigate deformations that occur during additive manufacturing by the HP (Hewlett-Packard) Multi Jet Fusion (MJF) process. These deformations are affecting final properties of 3D printed parts and proper compensating technology has to be developed in order to minimize these deformations.; (2) Methods: Parts were printed with powder composed of nylon plastic infused with glass beads (PA12GB). The technology HP MJF was used during investigation. All parts (specimens) were measured at different points over an extended period to follow the deformations at each point. Different finite element simulations were performed to compare them with real results and assess the viability of using simulations to save time. Various modules for the DIGIMAT software such as Additive Manufacturing (AM), Material-Focused (MF), Finite Element (FE), and Computer- Aided Engineering (CAE) were used to run the simulations.; (3) Results: It is shown that the printing position of the part in the printer has an impact on deformations. When the part is simulated in the tilted position but alone (deformation 7.19 mm), the value of the deformation is 1.49 mm greater than when the other parts (two comparable parts) are simulated at the same time (deformation 5.7 mm). The difference between the simulation with the three parts together (deformation 5.7 mm) and reality (deformation 3.44 mm) is 2.26 mm. Finally, the difference between the simulated single part (deformation 7.19 mm) and the real part (deformation 3.44) is 3.75 mm.; (4) Conclusions: The results of this study will contribute to a better understanding of deformation mechanisms and will suggest solutions for improving the quality of printed parts. 3D printing is a rapidly growing technology that offers numerous possibilities across various fields. However, one commonly encountered issue is the deformation of printed parts. In this report, we study methods for minimizing deformations during the 3D printing process when using HP MJF technology. Various factors contributing to deformation´s prediction were investigated and different techniques for reducing them were explored.Abstrakt: (1) Pozadí: Účelem této studie je prozkoumat deformace, ke kterým dochází během aditivní výroby procesem HP (Hewlett-Packard) Multi Jet Fusion (MJF). Tyto deformace ovlivňují výsledné vlastnosti 3D tištěných dílů a je třeba vyvinout vhodnou kompenzační technologii, aby se tyto deformace minimalizovaly.; (2) Metody: Díly byly vyrobeny z nylonu vyztuženého skleněnými kuličkami (PA12GB). Při výrobě byla použita technologie HP MJF. Všechny části (vzorky) byly měřeny v různých bodech po delší dobu, aby se sledovaly deformace v každém bodě. Byly provedeny různé simulace, a byly porovnány se skutečnými výsledky a bylo posouzeno použití simulací pro úsporu času. K provádění simulací byly použity různé moduly pro software DIGIMAT, jako je aditivní výroba (AM), Material-Focused (MF), Finite Element (FE) a počítačově podporované inženýrství (CAE). (3) Výsledky: Je ukázáno, že tisková poloha součásti v tiskárně má vliv na deformace. Při simulaci součásti v nakloněné poloze, ale samostatně (deformace 7,19 mm), je hodnota deformace o 1,49 mm větší, než když jsou simulovány ostatní součásti (dvě srovnatelné součásti) současně (deformace 5,7 mm). Rozdíl mezi simulací se třemi částmi dohromady a realitou je 2,26 mm. Konečně rozdíl mezi simulovanou jednotlivou součástí (deformace 7,19 mm) a skutečnou součástí (deformace 3,44) je 3,75 mm.; (4) Závěry: Výsledky této studie přispějí k lepšímu pochopení deformačních mechanismů a navrhnou řešení pro zlepšení kvality tištěných dílů. 3D tisk je rychle se rozvíjející technologie, která nabízí četné možnosti napříč různými obory. Jedním z běžně se vyskytujících problémů je však deformace tištěných dílů. V této zprávě studujeme metody pro minimalizaci deformací během procesu 3D tisku při použití technologie HP MJF. Byly zkoumány různé faktory přispívající k predikci deformací a byly zkoumány různé techniky pro jejich snížení.