PolyJet vs. InkJet:Hauptunterschiede und vergleichende Analyse

Die Tintenstrahltechnologie wurde ursprünglich für den Einsatz in 2D-Druckern erfunden. Bei dieser Methode werden kleine Tröpfchen unterschiedlich farbiger Tinte auf eine Seite aufgetragen, um ein Bild zu erstellen. Die 3D-Druckversion der Tintenstrahltechnologie unterscheidet sich nicht wesentlich von der 2D-Version:Sie bringt mehrere Tröpfchen unterschiedlicher Farben oder Photopolymermaterialien auf eine Bauplattform und härtet die „gedruckte“ Schicht dann mit UV-Licht aus. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis das gesamte Teil Schicht für Schicht gedruckt wurde. 

Beim Polyjet-Druck handelt es sich um eine Art Tintenstrahldruck. Es werden die gleichen Materialien und der gleiche Aushärtungsprozess verwendet. Polyjet-Maschinen können im Vergleich zu anderen Technologien extrem schnell drucken und komplexe Teile aus mehreren Materialien und Farben herstellen.

In diesem Artikel wird Polyjet mit einfachen Tintenstrahldruckern sowie laserbasierten Drucktechnologien verglichen.

Polyjet-Definition und Vergleich mit Inkjet

Polyjet ist eine Marke für eine von Stratasys entwickelte modellbasierte Multijet-3D-Drucktechnologie. Das Multijet-Verfahren wurde erstmals 1998 von Object Geometries, Ltd. entwickelt, das später von Stratasys übernommen wurde. Der Prozess nutzt einen Druckkopf, der Material auf die Bauplattform auftragen kann, ähnlich wie es ein normaler Tintenstrahldrucker tun würde. Daher sind Polyjet-Drucker eine Untergruppe der Tintenstrahldrucker. 

Die von Polyjet-Druckern gedruckten Materialien müssen Photopolymere sein. Diese Polymere verfestigen sich, wenn sie UV-Licht ausgesetzt werden. Der Drucker funktioniert, indem er mehrere Photopolymertröpfchen auf die Bauplattform verteilt und sofort eine UV-Lichtquelle über das aufgetragene Photopolymer leitet. Das UV-Licht verfestigt die Druckschicht, anschließend fährt die Bauplattform um eine Schichthöhe nach unten und die nächste Schicht wird dann aufgetragen. Polyjet-Drucker verfügen über mehrere Druckköpfe, die es ihnen ermöglichen, mehrfarbige Teile und Teile aus mehreren Materialien zu drucken. 

Im Vergleich zum Tintenstrahl ist Polyjet die Untergruppe, die sich ausschließlich auf das Drucken mit Photopolymeren konzentriert. Allerdings können diese Photopolymere ein breites Spektrum an Eigenschaften und Farben aufweisen. Unter Inkjet versteht man den Prozess des Ausstoßens von Tinte, kultivierten Zellen oder sogar leitfähiger Tinte aus einer Reihe von Düsen. 

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden „Was ist Polyjet?“.

Was sind die Vorteile von Polyjet im Vergleich zu den anderen Tintenstrahltechnologien?

Nachfolgend sind einige Vorteile von Polyjet im Vergleich zu anderen Tintenstrahldruckern aufgeführt: 

1. Polyjet kann Vollfarbteile herstellen, ohne dass eine Nachbearbeitung wie Lackieren oder Färben erforderlich ist.  
2. Polyjet kann Teile aus mehreren Materialien herstellen. Dies liegt daran, dass jede unabhängige Tintenstrahldüse ein anderes Material auftragen kann. Keine andere Technologie ist zu dieser Leistung in der Lage. 

Was sind die Nachteile von Polyjet im Vergleich zu anderen Tintenstrahltechnologien?

Nachfolgend sind einige Nachteile von Polyjet im Vergleich zu anderen Tintenstrahldruckern aufgeführt: 

1. Das Entfernen der Stützen erfordert einen Wasserstrahl, der nicht Teil der Maschine ist. Daher muss ein Polyjet-Drucker in der Nähe von Rohrleitungen installiert werden und über eine eigene Reinigungsstation verfügen. 
2. Obwohl Polyjet-Drucker große Bauvolumina haben können, können sie nicht das gesamte Volumen nutzen, wie dies beim Multi-Jet-Fusion-Druck möglich ist, bei dem mehrere Teile übereinander gestapelt werden.

Inkjet-Definition und Vergleich mit Polyjet

Inkjet ist eine Technologie, die ursprünglich unabhängig voneinander von Ichiro Endo bei Canon und Jon Vaught bei HP entwickelt wurde, um Tinte auf Papier zu drucken. Die Technologie wurde dann 1998 von Object Geometries, Ltd., das später von Stratasys übernommen wurde, an den 3D-Druck angepasst. Es gibt zwei Hauptarten von Tintenstrahldruckern:Material-Jetting und Binder-Jetting. Beim Materialjetting werden mehrere Photopolymertröpfchen aus einer Reihe von Düsen abgeschieden, um mehrfarbige und aus mehreren Materialien bestehende Teile zu drucken – ein Beispiel hierfür ist der Polyjet-Druck. Beim Binder-Jetting hingegen wird ein Bindemittel auf ein Kunststoffpulver aufgetragen, um die Kunststoffpartikel miteinander zu verbinden. Alternativ wird ein Schmelzmittel auf das Pulver aufgetragen, um es beim Schmelzen zu unterstützen, wenn eine Wärmequelle zum Schmelzen des Kunststoffs verwendet wird, wie beim HP Multi Jet Fusion 3D-Drucker. Die Tintenstrahltechnologie wird auch zur Herstellung von Fleisch eingesetzt, indem kultivierte Zellen Schicht für Schicht aufgetragen werden, um ein Stück Fleisch zu drucken.

Was sind die Vorteile von Inkjet im Vergleich zu anderen 3D-Drucktechnologien?

Nachfolgend sind einige der Vorteile des Tintenstrahlverfahrens im Vergleich zu anderen 3D-Drucktechnologien aufgeführt:

1. Tintenstrahldrucker können mehrere Materialien verwenden, wie z. B. Tinten zum Bedrucken von Lebensmitteln, Kulturfleisch, Bindemittel oder Fixiermittel. Andere Drucktechnologien sind auf ein oder höchstens zwei verschiedene Materialien gleichzeitig beschränkt. 
2. Tintenstrahldrucker können Teile viel schneller drucken als die meisten anderen Technologien. Der Jetting-Prozess wurde von vielen anderen Drucktechnologien, wie zum Beispiel MJF, angepasst, und jede dieser Anpassungen hat den Vorteil der Geschwindigkeit.

Was sind die Nachteile von Inkjet im Vergleich zu anderen 3D-Drucktechnologien?

Nachfolgend sind einige der Nachteile des Tintenstrahls im Vergleich zu anderen 3D-Drucktechnologien aufgeführt:

1. Polyjet kann nur Photopolymere verwenden. Während die Materialentwicklung noch im Gange ist, sind Photopolymere in Bezug auf mechanische Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und allgemeine chemische Beständigkeit nicht so leistungsfähig wie andere Standard-Thermoplaste, die in PBF- (Powder Bed Fusion) und FDM-Druckern (Fused Deposition Modeling) verwendet werden. 
2. Die Kosten für fortschrittliche Photopolymere sind viel höher als die für Standard-Kunststofffilamente für FDM oder Pulver für PBF-Drucker. 

Vergleichstabelle zwischen Inkjet und anderen 3D-Drucktechnologien

Tabelle 1 unten vergleicht Polyjet (Tintenstrahl) und SLS (selektives Lasersintern – eine Pulverbett-Fusionstechnologie):

Tabelle 1:Polyjet vs. SLS-Vergleich

Attribut Polyjet SLS

Attribut

Druckauflösung

Polyjet

55 Mikrometer

SLS

100 Mikrometer

Attribut

Kann große Teile drucken

Polyjet

Ja

SLS

Ja

Attribut

Kann in mehreren Farben gleichzeitig drucken

Polyjet

Ja

SLS

Nein

Attribut

Kann mehrere Materialien gleichzeitig drucken

Polyjet

Ja

SLS

Nein

Attribut

Kann Elastomermaterialien drucken

Polyjet

Ja

SLS

Ja

Attribut

Minimale Featuregröße

Polyjet

0,2 mm

SLS

0,75 mm

Attribut

Teile benötigen Stützstrukturen

Polyjet

Ja

SLS

Nein

Attribut

Größtes Druckvolumen

Polyjet

1 x 0,8 x 0,5 m

SLS

0,55 x 0,55 x 0,75 mm

Polyjet produziert Teile mit guter Oberflächengüte in einer Reihe verschiedener Farben und Materialtypen, während SLS eher raue, matte Oberflächen mit begrenzten Farben aufweist.

Tintenstrahl- und Lasertechnologie:Technologievergleich

Die Inkjet-3D-Drucktechnologie basiert auf der Papierdrucktechnologie. Dabei werden mehrere Kunststoffpunkte auf einer Bauplattform abgelegt. Anschließend wird der Kunststoff mit UV-Licht ausgehärtet, bevor die nächste Schicht aufgetragen wird. In manchen Fällen muss eine Walze die Schicht glätten, bevor die nächste gedruckt wird. Lasertechnologien wie SLS (Selective Laser Sintering) hingegen nutzen einen Laser als Wärmequelle, um Kunststoffpartikel zu verschmelzen. Alternativ wird in SLA-Druckern (Stereolithographie) ein UV-Laser zum Drucken mit Photopolymeren verwendet.

Tintenstrahl- vs. Lasertechnologie:Materialvergleich

Tintenstrahldrucker verwenden entweder nur Photopolymere, wie es bei Polyjet der Fall ist, oder sie können Lebensmittel, Bindemittel oder sogar kultivierte Zellen verwenden. Diese Photopolymere können starr, klar, elastomer oder speziell formuliert sein, um die Eigenschaften einiger Thermoplaste wie ABS nachzuahmen. Andere Tintenstrahldrucker verwenden eine Kombination aus einem Photopolymer-Bindemittel und einer thermoplastischen Pulverbasis, typischerweise Nylon. Ein Beispiel hierfür ist der Mehrstrahldruck.

Laserdrucker drucken typischerweise mit thermoplastischen Pulvern. Diese Drucker verschmelzen sie, indem sie einen Laser über eine dünne Schicht Kunststoffpulver streichen, um die Partikel in die Form der Teilschicht zu verschmelzen. 

Tintenstrahl- und Lasertechnologie:Vergleich der Produktanwendungen

Tintenstrahldrucker, einschließlich Polyjet, werden hauptsächlich für funktionale Multimaterial- und Mehrfarbenprototypen verwendet. Inkjet-Teile werden auch für praktischere Anwendungen wie Zahnformen, Linsen, Dichtungen und chirurgische Hilfsmittel verwendet, eignen sich jedoch nicht für strapazierfähige Industrieanwendungen wie beispielsweise Zahnräder.

Pulverschmelzbett-Lasertechnologien können in funktionelleren Materialien wie Nylon und sogar Metall drucken. Dies ermöglicht die Herstellung von Endverbrauchsteilen und nicht nur von Prototypen. Diese Technologie kann nicht in mehreren Farben oder Materialien drucken. 

Tintenstrahl- und Lasertechnologie:Vergleich des Druckvolumens 

Sowohl Inkjet- als auch Lasertechnologien können große Bauvolumina drucken und sind für die Serienproduktion gedacht. Der größte Polyjet-Tintenstrahldrucker hat ein Bauvolumen von 1 x 0,8 x 0,5 m. Selektive Lasersintermaschinen haben etwas kleinere Bauvolumina, 0,55 x 0,55 x 0,75 m.

Tintenstrahl- und Lasertechnologie:Vergleich der Oberflächenbeschaffenheit

Mit Tintenstrahltechnologien können Teile mit sehr glatten Oberflächen hergestellt werden. Deshalb eignen sie sich besonders gut für einmalige Funktionsprototypen. Laserbasierte Drucktechnologien erzeugen Teile mit einer matten Oberfläche. Auch die Oberfläche eines laserbedruckten Teils lässt sich nur schwer nachbearbeiten, wenn eine Einfärbung erforderlich ist, und kann nur durch Einfärben eingefärbt werden.

Tintenstrahl- und Lasertechnologie:Kostenvergleich

Tintenstrahl-3D-Drucker nutzen spezielle Fotopolymere, die bis zu 500 US-Dollar pro kg kosten können. Lasertechnologien wie SLS nutzen thermoplastische Pulver, deren Herstellung deutlich günstiger ist und die im Durchschnitt nur 50 US-Dollar pro kg kosten. 

Welche 3D-Drucktechnologien nutzen Tintenstrahl?

Viele verschiedene 3D-Drucktechniken nutzen Tintenstrahltechnologien. Die häufigsten sind unten aufgeführt:

1. Polyjet: Verteilt Photopolymer mithilfe mehrerer unabhängiger Düsen auf einer Bauplattform. Anschließend härtet UV-Licht das Photopolymer aus, um ein mehrfarbiges Teil aus mehreren Materialien zu erzeugen.
2. Multi Jet Fusion: Mehrere Düsen verteilen ein Fixiermittel und ein Detaillierungsmittel auf einem thermoplastischen Pulver, um das Schmelzen zu erleichtern, wenn ein Infrarotstrahler über die Kunststoffschicht geführt wird. Das Detaillierungsmittel sorgt dafür, dass scharfe Teilekanten erhalten bleiben. 
3. Binder Jetting: Verteilt ein Bindemittel über eine Pulverschicht, um die Partikel praktisch zusammenzukleben, anstatt sie zu schmelzen.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Polyjet und Inkjet?

Tintenstrahl ist die grundlegende Technologie, die von Polyjet-Druckern verwendet wird. Beim Polyjet-Druck handelt es sich lediglich um eine Art Tintenstrahltechnologie. 

Welche anderen 3D-Druckverfahren sind mit Polyjet vergleichbar?

Unten ist ein mit Polyjet vergleichbarer Prozess:

• Polyjet vs. Stereolithographie (SLA): SLA ist eine Art 3D-Drucktechnologie, die UV-Licht nutzt, um jeweils eine einzelne Schicht Photopolymer auszuhärten. Zum Auftragen des Materials werden keine Düsen verwendet, sondern die Bauplattform wird in einen Behälter mit Photopolymer gelegt und der Querschnitt des Teils auf die Bauplattform projiziert, um den gesamten Kunststoff auszuhärten. Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zu Polyjet vs. SLA.

Welche anderen 3D-Druckverfahren sind mit Inkjet vergleichbar?

Unten ist ein mit Inkjet vergleichbarer Prozess:

• Tintenstrahl vs. Multi-Jet Fusion (MJF): MJF verwendet Strahldüsen, um ein Schmelzmittel auf eine Kunststoffpulverschicht in der Form des gewünschten Querschnitts der aktuellen Schicht aufzutragen. Auf alle Kanten der Schicht wird ein Detaillierungsmittel aufgetragen, um zu verhindern, dass das Schmelzbad über die Teilegrenze hinaus austritt.

Zusammenfassung

In diesem Artikel wurden die Unterschiede zwischen der Tintenstrahltechnologie und dem Polyjet-3D-Druckverfahren erläutert. Um mehr über die Inkjet-Technologie und den Polyjet-3D-Druck zu erfahren, wenden Sie sich an einen Xometry-Vertreter.

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Dean McClements

Dean McClements hat einen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau mit Auszeichnung und über zwei Jahrzehnte Erfahrung in der Fertigungsindustrie. Sein beruflicher Werdegang umfasst wichtige Positionen bei führenden Unternehmen wie Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace und Hyster-Yale, wo er ein tiefes Verständnis für technische Prozesse und Innovationen entwickelte.

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