FDM vs. PolyJet 3D-Druck:Hauptunterschiede und vergleichende Einblicke

Fused Deposition Modeling (FDM) ist eine 3D-Drucktechnologie, bei der ein Polymerfilament verwendet wird, um Scheiben einer 3D-Datei zu „zeichnen“. Es verbindet die Filamente miteinander, indem es sie teilweise schmilzt. PolyJet ist ebenfalls eine 3D-Drucktechnologie, bei der jedoch ein „Bild“ jeder Scheibe in modifiziertem Acrylharz per Tintenstrahldruck gedruckt wird. Dieses Bild wird dann mithilfe eines am Druckkopf angebrachten UV-Lichts vollständig ausgehärtet. 

Ein großer Unterschied zwischen FDM und PolyJet sind die verwendeten Materialien. FDM verwendet Filamente aus gängigen Kunststoffen, während PolyJet diese Materialien mithilfe verschiedener Harze simuliert. Daraus ergibt sich ein erheblicher Preisunterschied zwischen beiden. Die Auflösung von FDM ist auch durch den Filamentdurchmesser begrenzt. PolyJet ist jedoch nur durch die Tintenstrahlauflösung begrenzt, sodass die minimale Strukturgröße 5 bis 20 Mal kleiner ist als bei FDM. In diesem Artikel werden die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen FDM und PolyJet näher erläutert und Alternativen zu beiden vorgestellt.

FDM-Definition und Vergleich mit PolyJet

Die FDM-Technologie wurde erstmals 1988 von Scott Crump entwickelt. Der Prozess funktioniert durch das Schmelzen eines Kunststofffadens im Druckkopf. Die Temperatur wird so gesteuert, dass Kunststoff im Gelzustand entsteht, der zwar genug Energie zum Schmelzen, aber nicht genug Energie zum Fließen hat. Der Druckkopf bewegt sich in der X-Y-Ebene und extrudiert dieses Gel als kontinuierlichen Strang. Die Stränge verschmelzen miteinander, aber selbst die besten Drucker können Porosität nicht verhindern oder das Material homogen machen.

FDM druckt aufeinanderfolgende 2D-Schnitte eines Modells, um eine solide 3D-Darstellung der Datei zu erstellen. Die Düse bewegt sich horizontal, um die Stränge sauber gegen die darunter liegende Schicht zu pressen. FDM bietet gegenüber PolyJet zwei große Vorteile:Material- und Maschinenkosten. FDM-Material kostet im Allgemeinen 1/10 so viel pro Kilogramm wie PolyJet-Harz. Zudem sind die Maschinen drei- bis fünfmal günstiger.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel zum FDM-Druckprozess.

Attribut FDM PolyJet

Attribut

Materialkosten

FDM

10 $/kg bis 50 $/kg

PolyJet

200 $/kg bis 500 $/kg

Attribut

Maximale Druckauflösung

FDM

50 bis 500 Mikrometer

PolyJet

16 bis 45 Mikrometer

Attribut

Kapitalkosten

FDM

50 bis 250.000 US-Dollar

PolyJet

19.000 bis 700.000 US-Dollar

Attribut

Kann leicht gewartet werden

FDM

Ja

PolyJet

Nein

Attribut

Kann feine Details drucken

FDM

Nein

PolyJet

Ja

Attribut

Weniger Materialverschwendung

FDM

Ja

PolyJet

Nein

Tisch. FDM vs. PolyJet-Vergleich

FDM vs. PolyJet:Technologievergleich

FDM ist ein einfacher Prozess, der die allgemeine Form von 3D-Dateien liefert. PolyJet hingegen ist eine komplexere Technologie, die maßgenaue 3D-Darstellungen einschließlich feiner Details liefert. Die FDM-Technologie nähert sich ihrer oberen Auflösungsgrenze, da weitere Verbesserungen beim Einzelpunktdruck die Druckzeiten auf ein unpraktisches Niveau treiben. PolyJet hat seine Auflösungsgrenze noch nicht erreicht und befindet sich noch in der Entwicklung.

FDM vs. PolyJet:Materialvergleich

FDM-Drucke mit gängigen Polymeren. Der Wechsel zu einem anderen Material erfordert lediglich eine schnelle Änderung der Druckereinstellungen und die Rohstofflieferanten müssen keine besonderen Maßnahmen ergreifen. Typischerweise kosten FDM-Materialien zwischen 10 und 50 US-Dollar pro Kilogramm. PolyJet-Materialien hingegen sind komplexe, spezialisierte Harze. Diese Materialien können Festigkeit, Flexibilität, Transparenz und eine Reihe anderer Eigenschaften optimieren. PolyJet-Materialien kosten normalerweise 200 bis 500 US-Dollar pro Kilogramm.

FDM vs. PolyJet:Vergleich der Produktanwendungen

FDM ist die kostengünstige Variante, die sich für robuste und einfache Bauteile eignet. Seine Modelle können nicht für feinmechanische Beurteilungen verwendet werden, aber die Drucke können als Prototypendarstellungen dickerer, einfacherer Teile wertvoll sein. PolyJet ist teurer und eignet sich für technische und kosmetische Anwendungen wie Designprüfungen vor dem Werkzeugbau, Validierung von Griffen/Umspritzungen, Biegetests und Montagefunktionen. Wenn sie von Hand gefertigt und lackiert werden, können PolyJet-Teile kosmetische und funktionelle Teile für Test- und Verkaufsmusterbauten ersetzen.

FDM vs. PolyJet:Vergleich des Druckvolumens

Die Bandbreite an Bauvolumina für FDM ist beeindruckend. Die größte FDM-Maschine (der Terabot) kann bis zu einem Kubikmeter drucken. Die größte PolyJet-Maschine verfügt über einen 1000 x 800 mm großen Tisch und eine Bauhöhe von 500 mm.

FDM vs. PolyJet:Vergleich der Oberflächenbeschaffenheit

FDM-Teile weisen sichtbare Schichtstufen in Z-Richtung auf, die in der Regel jeweils 0,2 bis 0,5 mm hoch sind. Dies sorgt für eine raue Oberfläche und macht sich auf gekrümmten Oberflächen noch deutlicher bemerkbar. PolyJet-Teile weisen ebenfalls sichtbare Z-Stufen auf, diese sind jedoch zwischen 16 und 45 Mikrometer hoch, also weniger als 1/10 der FDM-Schrittgröße. Durch manuelle Endbearbeitungsvorgänge wie Schleifen und sogar Polieren können sehr glatte Oberflächen erzeugt werden (bis hin zur Transparenz auf Linsenniveau).

FDM vs. PolyJet:Kostenvergleich

Sowohl die Ausrüstung als auch das Druckmaterial sind für FDM deutlich günstiger als für PolyJet. Bei letzterem werden außerdem bis zu 20–40 % des Harzes verschwendet. FDM-Teile werden von vielen konkurrierenden Lieferanten hergestellt, daher sind die Preise konstant niedrig. PolyJet-Teile sind hingegen teurer und daher nur dann eine vernünftige Wahl, wenn höchste Qualität oder feinste Details erforderlich sind.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen FDM und PolyJet?

1. FDM und PolyJet nutzen das gleiche Prinzip der Z-Achsen-Schichtung unter Verwendung eines orthogonalen Druckertransportmechanismus.
2. Beide bieten eine Reihe von Materialeigenschaften, die denen von hergestellten Teilen entsprechen sollen. Dicke FDM-Teile sind in der X-Y-Achse stark, in der Z-Richtung jedoch schwächer, da die Verschmelzung zwischen den Schichten nicht perfekt ist. PolyJet-Teile sind aufgrund der Art der Materialanwendung entlang aller Achsen gleich stark.
3. Beide Systeme sind bürofreundlich. Die Maschinen benötigen eine Umgebung mit stabiler Temperatur und eine gute Belüftung.

Was sind die anderen Vergleiche für FDM neben PolyJet?

Auch die folgenden 3D-Drucktechnologien sind mit FDM vergleichbar:

1. FDM vs. FFF: FFF (Fused Filament Fabrication) ist ein enges Analogon zu FDM, da ein extrudiertes, erhitztes Filament zum Aufbau von Modellscheiben verwendet wird und die Filamente durch teilweises Schmelzen zu einem Ganzen verbunden werden. Das Fehlen einer beheizten Druckkammer ist der Hauptunterschied, wodurch FFF-Modelle anfällig für Eigenspannungen und Verformungen sind. Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zu FDM vs. FFF.
2. FDM vs. SLS: SLS (selektives Lasersintern) verwendet einige der gleichen gängigen Polymere (wie Nylons), die auch beim FDM verwendet werden. SLS-Material wird jedoch in Pulverform geliefert. Um das Teil herzustellen, schmilzt und verschmilzt ein Laser das Pulver selektiv. Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zu SLS vs. FDM.
3. FDM vs. LOM: LOM-Modelle (Laminated Object Manufacturing) haben eine ähnliche Auflösung wie FDM, können jedoch aufgrund der geringen Porosität und der guten Bindung zwischen den Schichten stärker sein.

Was sind die anderen Vergleiche für PolyJet neben FDM?

Die folgende 3D-Drucktechnologie ist mit PolyJet vergleichbar:

• PolyJet vs. Multijet: Multijet Printing (MJP) nutzt die gleiche Tintenstrahltechnologie wie PolyJet. Es verwendet einen Druckkopf, der Materialien auf nachfolgende Schichten aufträgt. Die Hauptunterschiede zwischen den beiden ergeben sich in den Nachbearbeitungsphasen. Der Prozess zum Entfernen der Stützstruktur von PolyJet-Teilen besteht aus mehreren Schritten. Dazu gehört der Einsatz eines Wasserstrahlsystems und das Eintauchen der Teile in eine chemische Lösung. Beim Multijetting hingegen müssen die Teile lediglich in einem Ofen aufbewahrt werden, um das Paraffinwachs zu schmelzen. Weitere Informationen finden Sie in unserem vollständigen Leitfaden zu Polyjet vs. Multijet.

Zusammenfassung

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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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