PolyJet против InkJet: ключевые отличия и сравнительный анализ

PolyJet: определение и сравнение с InkJet

Инкджет-технология изобретена для 2D-принтеров: наносит микрокапли цветных чернил на бумагу для создания изображения. 3D-версия инкджета не сильно отличается: наносит капли разных цветов или фотополимеров на строительную платформу, затем УФ-светом полимеризует («печатает») слой. Процесс повторяется слой за слоем до завершения детали.

PolyJet — разновидность инкджет-печати. Те же материалы, тот же процесс УФ-полимеризации. PolyJet-станки печатают значительно быстрее других технологий и создают сложные много-материальные и многоцветные детали.

Статья сравнивает PolyJet с базовыми инкджет-принтерами и лазерными технологиями.

PolyJet: определение и сравнение с InkJet

PolyJet — товарный знак Stratasys для мультиджетной моделирующей 3D-печати. Мультиджет-процесс разработан в 1998 Object Geometries Ltd., позже приобретенной Stratasys. Печатающая головка наносит материал на платформу как обычный инкджет-принтер. Таким образом, PolyJet-принтеры — подмножество инкджет-принтеров.

Материалы PolyJet — фотополимеры, твердеющие под УФ. Принцип: множественные капли фотополимера на платформу, сразу проход УФ-источника — слой твердеет, платформа опускается на высоту слоя, следующий слой. У PolyJet несколько печатающих головок — позволяют печатать многоцветные и много-материальные детали.

По сравнению с инкджетом, PolyJet — его подмножество, фокусирующееся только на фотополимерах. Но эти фотополимеры могут иметь широкий спектр свойств и цветов. Инкджет — процесс струйки чернил, культивируемых клеток, проводящих чернил из ряда сопел.

Преимущества PolyJet перед другими инкджет-технологиями

1. PolyJet производит полноцветные детали без постобработки (покраски, окраски).
2. PolyJet производит много-материальные детали. Каждое независимое сопло может наносить свой материал. Никакая другая технология не умеет этого.

Недостатки PolyJet перед другими инкджет-технологиями

1. Удаление носителей требует водяной струи, не входящей в комплект станка. PolyJet-принтер должен стоять у водопровода с выделенной моечной станцией.
2. Хотя у PolyJet могут быть большие объемы сборки, они не используют весь объем так, как Multi Jet Fusion (укладка деталей друг на друга).

InkJet: определение и сравнение с PolyJet

Инкджет — технология, независимо разработанная Итиро Эндо (Canon) и Джоном Вотом (HP) для печати чернил на бумаге. Адаптирована к 3D-печати в 1998 Object Geometries Ltd. (позже Stratasys). Два основных типа: material jetting и binder jetting. Material jetting — капли фотополимеров из ряда сопел для многоцветных/много-материальных деталей — PolyJet пример. Binder jetting — связующее на пластиковый порошок для склеивания частиц. Альтернативно — фузирующий агент на порошок для плавления теплом, как в HP Multi Jet Fusion. Инкджет также используется для производства мяса: послойное осаждение культивируемых клеток.

Преимущества InkJet перед другими 3D-технологиями

1. Инкджет использует множественные материалы: чернила для еды, культивируемое мясо, связующие/фузирующие агенты. Другие технологии ограничены 1–2 материалами одновременно.
2. Инкджет печатает быстрее большинства технологий. Струйной процесс адаптирован многими (MJF), каждое адаптирование наследует преимущество скорости.

Недостатки InkJet перед другими 3D-технологиями

1. PolyJet ограничен фотополимерами. Несмотря на развитие материалов, фотополимеры уступают стандартным термопластикам PBF (порошковое плавление) и FDM по механической прочности, усталостной стойкости, химической стойкости.
2. Стоимость продвинутых фотополимеров значительно выше стандартного филамента для FDM или порошка для PBF.

Сравнительная таблица: InkJet и другие 3D-технологии

Таблица 1: PolyJet (инкджет) vs SLS (селективное лазерное спекание — порошковое плавление):

Атрибут	PolyJet	SLS
Разрешение печати	55 микрон	100 микрон
Печать крупных деталей	Да	Да
Множественные цвета одновременно	Да	Нет
Множественные материалы одновременно	Да	Нет
Эластомерные материалы	Да	Да
Минимальный размер элемента	0,2 мм	0,75 мм
Нужны поддерживающие структуры	Да	Нет
Макс. объем печати	1 × 0,8 × 0,5 м	0,55 × 0,55 × 0,75 м

PolyJet дает хорошие поверхности в диапазоне цветов и материалов, SLS — матовую шероховатую поверхность с ограниченными цветами.

InkJet vs Laser: технологии

Инкджет 3D-печать базируется на бумажной печати: множественные точки пластика на платформе, УФ-полимеризация перед следующим слоем. Иногда ролик выравнивает слой. Лазерные технологии (SLS) — лазер как тепловой источник для спекания порошковых частиц. Или УФ-лазер в SLA (стереолитография) для фотополимеров.

InkJet vs Laser: материалы

Инкджет: только фотополимеры (PolyJet) или еда, связующие агенты, культивируемые клетки. Фотополимеры бывают жесткими, прозрачными, эластомерными, имитирующими термопласты (ABS). Другие инкджет-станки: комбинация фотополимерного связующего с термопластиковым порошком (нейлон) — Multi Jet Printing.

Лазерные: термопластиковые порошки. Лазер проходит по тонкому слою порошка, спекание частиц в форму слоя детали.

InkJet vs Laser: прикладное применение

Инкджет (включая PolyJet) — в основном функциональные много-материальные/многоцветные прототипы. Также: стоматологические формы, линзы, уплотнения, хирургические помощники. Не для тяжелых промышленных применений (шестерни).

Порошковое лазерное плавление — функциональные материалы (нейлон, металл). Эндюз-продукты, а не только прототипы. Не печатает множественные цвета/материалы.

InkJet vs Laser: объем печати

Оба — крупные объемы, серийное производство. Макс. PolyJet: 1 × 0,8 × 0,5 м. SLS: 0,55 × 0,55 × 0,75 м.

InkJet vs Laser: качество поверхности

Инкджет — очень гладкие поверхности, идеально для функциональных прототипов-одиночек. Лазер — матование. Поверхность лазерных деталей сложно постобрабатывать для окраски — только окрашивание.

InkJet vs Laser: стоимость

Инкджет 3D-принтеры: специализированные фотополимеры до $500/кг. Лазер (SLS): термопластиковые порошки ~$50/кг в среднем.

3D-технологии, использующие InkJet

1. PolyJet: фотополимер через множественные независимые сопла, УФ-полимеризация — много-материальные, многоцветные детали.
2. Multi Jet Fusion: множественные сопла наносят фузирующий и детализирующий агенты на термопластиковый порошок для плавления ИК-нагревателем. Детализирующий агент держит острые края.
3. Binder Jetting: связующий агент на слой порошка — склеивание частиц без плавления.

Сходства PolyJet и InkJet

Инкджет — фундаментальная технология PolyJet. PolyJet — просто разновидность инкджет-технологии.

Другие 3D-процессы, сравнимые с PolyJet

• PolyJet vs SLA: SLA — УФ-свет полимеризует один слой фотополимера за раз. Без струй — платформа в ванне фотополимера, проекция сечения детали на платформу для полимеризации всего пластика. Подробнее в гайде PolyJet vs SLA.

Другие 3D-процессы, сравнимые с InkJet

• InkJet vs MJF: MJF — струйные сопла наносят фузирующий агент на слой порошка в форме сечения текущего слоя. Детализирующий агент на всех краях слоя предотвращает выход расплава за границу детали.

Резюме

Статья рассмотрела отличия инкджет-технологии и PolyJet 3D-печати. Для подробностей — свяжитесь с представителем Xometry.

Xometry дает широкий спектр производственных возможностей: 3D-печать и другие value-added сервисы для прототипирования и производства. Посетите сайт для информации или бесплатной котировки без обязательств.

Отказ от ответственности

Контент только для информации. Xometry не гарантирует точность, полноту, достоверность. Параметры, допуски, дизайн, качество материалов/процессов не обязательны для сторонних поставщиков через сеть Xometry. Заказчики определяют требования. См. условия использования.

Дин Макклементс — B.Eng Honors в механической инженерии, 20+ лет в производстве. Роли в Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace, Hyster-Yale — глубокое понимание инженерных процессов и инноваций.