Schnelle Produktion auf industriellem Niveau mit dem UltiMaker Factor 4 Plus

Das sogenannte H-Brückenportal ist eine Aktualisierung des Factor 4-Portals, welches eine komplette Neuentwicklung von UltiMaker war. Der Querbalken der X-Achse läuft auf zwei Linearführungen in Y-Richtung und wird von je einem GT2-Riemen auf jeder Seite angetrieben, die wiederum mittels einer gemeinsamen Achse bzw. über eine kurze Riemenverbindung zum Motor bewegt werden.

Auf der x-Achse läuft der Druckkopf ebenfalls auf einer Linearführung und wird mit einem weiteren GT2-Riemen direkt von einem Schrittmotor angetrieben.

Sämtliche Riemen dieses Antriebssystems verfügen über eine automatische Spannvorrichtung. Trotzdem können die Riemen mit wenigen Handgriffen ausgetauscht werden. Dabei wurde das H-Brückenportal so ausgestaltet, dass eine einfache, aber zuverlässige Ausrichtung der Achsen ohne zusätzliches Werkzeug möglich ist.

Unterhalb des H-Brückenportals sind im vorderen Bereich Gummi-Abstreifer zur Düsenreinigung angebracht. Das abgestreifte Material fällt in je einen Vorratsbehälter, der bei Bedarf leicht entfernt und geleert werden kann.

Der Druckkopf des Factor 4 Plus ist ebenfalls eine komplette Neuentwicklung und stellt eine fundamentale Änderung bei UltiMaker gegenüber den bisherigen Bowden-Extrudern dar. Erstmals wurde nämlich das Prinzip der Direktextrusion umgesetzt.

Dazu befinden sich im oberen Teil des Druckkopfs zwei festinstallierte Feeder, welche mit einer doppelten Übersetzung das 2.85mm dicke Filament in sehr feinen Schritten dosieren können. Diese Feeder sind so gebaut, dass sie sich von selbst reinigen. Trotzdem können zu Wartungs- oder Fehlerbehebungszwecken zwei graue Laschen an der Frontseite geöffnet werden, um Zugang zu den gerippten, beidseitigen Transportwellen zu erlangen.

Aufgeschmolzen wird das Filament in den seit Jahren bewährten Printcores von UltiMaker. Neben den bisherigen Typen AA (nicht gefüllte Baumaterialien), BB (wasserlösliche Stützmaterialien) und CC/DD (gefüllte und hochabrasive Bau- und Stützmaterialien) nutzt der Factor 4 Plus neu die aus der S-Serie bekannten AA+ und CC+ Printcores, wobei letztere Baumaterialien mit und ohne Füllmaterial (Fasern) bis zu 340°C drucken können.

Abgeschlossen wird der Druckkopf unten durch die in der Form bekannte Silikonabdichtung, die beim Factor 4 Plus ausserhalb des Druckers zuerst auf einen kleinen Kunststoffrahmen aufgespannt wird, welcher dann einfach durch eine Steck-Klappbewegung auf den Druckkopf aufgesetzt wird.

Ebenfalls im Druckkopf integriert ist ein Beschleunigungssensor für zukünftige Verwendung.

Der Bauraum des Factor 4 Plus entspricht in den Abmessungen exakt demjenigen aus den UltiMaker Modellen S5 bis S8: Auf 330mm x 240mm x 300mm können Teile gebaut werden.

Dabei wurde das aus dem UltiMaker S6-S8 bekannte Druckbett verwendet. Das bedeutet, dass sehr viele Materialien ohne Haftvermittler auf die PEI-beschichtete und mit Magneten gehaltene Flex-Platte gedruckt werden können und diese nach dem Druck leicht entfernt und durchgebogen werden kann, um das Bauteil mit geringstem Kraftaufwand von der Druckplatte zu entfernen.

Der Bauraum wird durch die Abwärme des Druckbetts, das selbst auf bis zu 120°C erwärmt werden kann, beheizt. Damit die Temperaturverteilung sowohl horizontal über die gesamte Druckgrundfläche wie auch vertikal über die Bauhöhe gleichbleibt, sorgen zwei seitlich unterhalb des H-Brückenportals angebrachte Luftauslässe, welche einen laminaren Luftstrom über die Druckplatte bewirken und die Bauraumtemperatur so gleichmässig halten. Kontrolliert wird die Bauraumtemperatur bis zu einem Maximum von 70°C schliesslich mit dem Abluft-Ventilator oben im Drucker.

Der Bauraum ist sehr luftdicht mit den beiden Ausnahmen der erwähnten Abführung oben und einer Zuführung unterhalb des Druckbetts im hinteren Bereich. Dabei durchströmt die Zuluft auch eine Schale, die gleichzeitig als Fangschale für Kunststoffresten dient.

Vorne wird der Bauraum von einer verglasten Tür (Argon-gefüllte Doppelverglasung) abgeschlossen, die über einen Öffnungsschalter verfügt.

Ein breiteres Spektrum an Hochleistungsmaterialien eröffnet eine riesige Bandbreite neuer 3D-Druckanwendungen auf dem UltiMaker Factor 4. Dazu gehören Materialien, die bisher schon auf den S-Serie-Druckern von UltiMaker gedruckt werden konnten, aber auch eine Kategorie ganz neuer Materialien: solche mit erhöhter Drucktemperatur.

Das neue UltiMaker PPS-CF, ein Hochtemperatur-Verbundmaterial, ermöglicht es, weniger anspruchsvolle komplexe Stahlteile und Fertigungshilfen mit einer hervorragenden Oberflächenqualität zu ersetzen. Ein weiteres Hochtemperaturmaterial für den Factor 4 Plus ist auch PEKK von Kimya.

Darüber hinaus bedeutet die Verwendung von flexiblen Materialien bis hin zu 70 Shore A, dass zuverlässig Dichtungen, Schläuche und Stossdämpfer hergestellt werden können.

Diese Materialien werden in das integrierte Materialladesystem geladen, das als Material Station von der UltiMaker S-Serie her bekannt ist. Damit profitiert der Factor 4 Plus Drucker ebenfalls vom automatischen Materialwechsel, wenn eine Spule leer ist.

Softwaretechnisch stehen natürlich beim Factor 4 Plus UltiMaker Cura und die Digital Factory im Vordergrund. Alle von der S-Serie her bekannten Möglichkeiten können auch für den Factor 4 Plus genutzt werden.

Zusätzlich überwacht im Factor 4 Plus das sogenannte TRACE (Technical Reporting and Certification Engine) Modul die wichtigen Prozessgrössen und erstellt für jeden Druck einen entsprechenden Report. TRACE is im Abonnement erhältlich und für das erste Jahr bereits im Preis des Factor 4 Plus inbegriffen.

Gegenüber dem Vorgänger Factor 4 haben sich die Druckgeschwindigkeiten in etwa verdoppelt, was u.a. auch durch die leistungsfähige Elektronik möglich gemacht wurde.