PolyJet vs. MultiJet 3D-Druck: Wichtige Unterschiede & praktischer Vergleich

Sowohl PolyJet als auch MultiJet (MJP) sind additive Fertigungsverfahren, die Bauteile durch Auftragen und Aushärten von Photopolymeren aufbauen, die auf ultraviolettes (UV) Licht reagieren. Beide eignen sich für Proof-of-Concept- und funktionale Prototypen und können komplexe Teile fertigen, die häufig in Dental- und Medizinbereichen anzutreffen sind – beispielsweise Formen für Kronen und Zahnspangen. Trotz dieser Gemeinsamkeiten weisen die beiden Verfahren entscheidende Unterschiede auf, die das eine für den Druck mit Verbundwerkstoffen und das andere für kleine bis mittlere Serien prädestinieren. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, welches Verfahren wofür besser geeignet ist.

PolyJet: Definition und Vergleich zu MultiJet

PolyJet wurde 2000 von Objet Geometries entwickelt und später von Stratasys übernommen, das die Markenrechte hält. Der Prozess funktioniert ähnlich wie ein Tintenstrahldrucker. „PolyJet ist ein Verfahren, bei dem Material schichtweise auf eine Bauplattform gejettet wird“, erklärt Christian Tsu-Raun, Team Lead im manuellen Quoting bei Xometry. „Es ist relativ langsam, aber sehr präzise und eignet sich gut für kleine, nicht-funktionale Prototypen.“ Winzige Tropfen von Photopolymeren werden in vorprogrammierten Bereichen freigesetzt, um 2D-Schichten übereinander aufzubauen. Ein UV-Licht härtet diese Tropfen aus und fixiert die Form jeder Schicht. PolyJet ist für hohe Detailgenauigkeit bekannt und kann Schichthöhen von nur 16 Mikrometern erreichen; Xometry druckt typischerweise mit 25 Mikrometern Schichthöhe.

Das Photopolymer wird erst dimensionsstabil, wenn es ausgehärtet ist. Daher werden Stützmaterialien gleichzeitig mit dem Hauptpolymer aufgebracht, was die Dimensionsgenauigkeit erhöht und einen Rahmen bildet, der das Photopolymer bis zur Aushärtung in Position hält. Diese Stützmaterialien ähneln einem leicht steifen, gelartigen Stoff, der das Bauteil am Ende des Prozesses umhüllt. Nach Abschluss wird das Teil mit einem Wasserstrahl gewaschen, in einer chemischen Lösung eingeweicht, um die Stützen zu entfernen, und getrocknet. Das folgende Bild zeigt ein Xometry-Regenbogenlogo, gefertigt im PolyJet-Verfahren:

Vorteile von PolyJet gegenüber MultiJet

Bauteile aus mehreren verschiedenen Materialien können in einem einzigen Druckauftrag gefertigt werden.
PolyJet-gedruckte Bauteile behalten ihre Materialeigenschaften nach der Nachbearbeitung bei.

Nachteile von PolyJet gegenüber MultiJet

PolyJet weist in Bereichen, in denen Stützmaterial verwendet wird, eine reduzierte Oberflächenqualität auf.
PolyJet-gedruckte Bauteile zeigen Ungenauigkeiten an scharfen Kanten, wodurch diese abgerundet werden.

MultiJet: Definition und Vergleich zu PolyJet

Die Entwicklung von MultiJet wird dem Unternehmen 3D Systems zugeschrieben. Auch dieses Verfahren arbeitet ähnlich wie ein Tintenstrahldrucker. Wie PolyJet nutzt MJP einen Druckkopf, der Bauteile schichtweise aus UV-härtendem Photopolymer oder Gusswachstropfen aufbaut. Auch hier sind Schichthöhen von bis zu 16 Mikrometern möglich, doch im Vergleich zu PolyJet sind die Multi-Material-Fähigkeiten begrenzt oder gar nicht vorhanden, abhängig von der Maschine. Stützstrukturen bestehen aus Paraffinwachs; nach dem Druck wird das Teil in einen Ofen oder ein warmes Mineralölbad gegeben, um das Wachs auszuschmelzen. Die Nachbearbeitung von MJP-Teilen ist grundsätzlich einfacher als bei PolyJet, doch es muss darauf geachtet werden, dass die Hitze beim Wachsschmelzen die Eigenschaften des Hauptbaumaterials nicht beeinträchtigt.

Zu den potenziellen Nachteilen von MJP zählt, dass sich keine komplexen Vollfarbkomponenten fertigen lassen und keine Materialmischung – wie gummiartige, starre und transparente Materialien gleichzeitig – zur Simulation unterschiedlicher Materialeigenschaften möglich ist, wie es bei PolyJet der Fall ist. Zudem besteht das Risiko, dass sich die Materialeigenschaften von MJP-Teilen bei unsachgemäßer Nachbearbeitung verändern.

Sowohl PolyJet als auch MultiJet können komplexe, detaillierte Bauteile fertigen, die mit traditionellen Methoden nicht herstellbar wären. Trotz der Ähnlichkeiten gibt es drei Hauptunterschiede: die verwendeten Druckmaterialien, die Einfachheit der Nachbearbeitung und die Multi-Material-Fähigkeit. PolyJet kann Verbundbauteile in einem Auftrag drucken, erfordert aber mehr Nachbearbeitungsschritte als MultiJet.

PolyJet vs. MultiJet: Technologievergleich

PolyJet- und MultiJet-Systeme nutzen ähnliche Technologien und Prozesse. Beide verwenden UV-empfindliche Photopolymere und ein UV-Härtungssystem. Ein Unterschied liegt in der Anzahl der Druckköpfe: PolyJet-Systeme können zwei oder mehr Köpfe haben, MultiJet-Systeme maximal zwei.

PolyJet vs. MultiJet: Materialvergleich

In PolyJet-Systemen können mehrere Materialien zu einem einzigen Rohmaterial mit Eigenschaften aller Bestandteile kombiniert werden. Diese Verbundwerkstoffe werden „Digital Materials“ genannt. Sie ermöglichen den Druck eines einzelnen Bauteils mit unterschiedlichen Materialeigenschaften in einem Build.

Materialien in MultiJet-Systemen sind Photopolymere. MultiJet-gedruckte Bauteile sind zwingend einfarbig und bestehen aus einem einzigen Material. Wenn Verbundwerkstoffe benötigt werden – ob aus ästhetischen oder funktionalen Gründen – ist PolyJet die bessere Option.

PolyJet vs. MultiJet: Anwendungsvergleich

Beide Verfahren liefern außergewöhnlich detaillierte, funktionale Prototypen und Bauteile. Diese Detailgenauigkeit macht sie in jedem Designschritt ideal. PolyJet- und MultiJet-Teile finden sich häufig in Dental- und Medizinindustrie, wo sie für Zahnformen für Kronen und Zahnspangen verwendet werden.

PolyJet vs. MultiJet: Bauraumvergleich

Die Bauraumgrößen unterscheiden sich nicht wesentlich. Je nach System erreicht PolyJet Volumen bis 260 × 200 × 200 mm, MultiJet-Systeme bis 294 × 211 × 144 mm. Für größere Bauteile können diese in Segmenten gedruckt und anschließend montiert werden.

PolyJet vs. MultiJet: Oberflächenvergleich

Die Oberflächenqualität von PolyJet- und MultiJet-Teilen unterscheidet sich nicht signifikant. Dank der präzisen Auflösungen und Schichthöhen sind die Oberflächen glatt. Gelegentlich können in komplexen geometrischen Bereichen raue Oberflächen auftreten, die sich jedoch durch geeignete Nachbearbeitung leicht glätten lassen.

PolyJet vs. MultiJet: Kostenvergleich

PolyJet- und MultiJet-Systeme sind im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren teurer. PolyJet-Drucker starten bei ca. 6.000 USD und reichen bis 75.000 USD für fortgeschrittene Systeme. MultiJet-Drucker liegen preislich ähnlich und kosten im Durchschnitt ca. 43.000 USD.

Gemeinsame Alternativen zu PolyJet und MultiJet

DLP (Digital Light Processing): Nutzt ebenfalls gehärtete flüssige Photopolymere. Die Aushärtung erfolgt durch einen Projektor. Der Hauptunterschied: Teile werden kopfüber gedruckt, das flüssige Photopolymer wird aus einem Tank unter der Bauplattform zugeführt. Trotz dieser Unterschiede rivalisiert DLP mit PolyJet und MultiJet hinsichtlich Auflösung, Präzision und Kosteneffizienz.

Gemeinsamkeiten zwischen PolyJet und MultiJet

Beide nutzen flüssige Photopolymere, die durch UV-Lampen gehärtet werden.
Beide eignen sich für Proof-of-Concept- und funktionale Prototypen.
Beide können komplexe Geometrien fertigen, die mit traditionellen Methoden nicht herstellbar wären.

Weitere Vergleiche für PolyJet neben MultiJet

PolyJet vs. SLA: SLA (Stereolithografie) ist eine vergleichbare Alternative, da es ebenfalls für funktionale Prototypen und Bauteile genutzt werden kann. Der Unterschied: SLA bietet je nach System eine gleichwertige oder sogar bessere Auflösung als PolyJet. Es bietet die höchste Auflösung aller 3D-Druckverfahren und eignet sich daher auch für Formen, Werkzeuge, Mastermodelle und die Produktion texturierter Oberflächen.

Weitere Vergleiche für MultiJet neben PolyJet

MultiJet vs. MJF: Multi Jet Fusion (MJF) ist mit MultiJet vergleichbar, da es hervorragend komplexe Geometrien mit exzellenter Oberflächenqualität fertigt. Der Unterschied: MJF nutzt Polymerpulver und einen Fusionsmechanismus (Tintenmittel und Infrarotfrequenzen) zur Aushärtung.

Häufig gestellte Fragen zu PolyJet vs. MultiJet

Wie viel kosten diese Maschinen?

Als High-End-Geräte für industrielle Umgebungen sind sie nicht günstig. PolyJet-Drucker kosten zwischen 150.000 und 500.000 USD, MJP-Maschinen ähnlich, typischerweise 150.000 bis 400.000 USD. Deshalb sind Dienstleistungen wie die von Xometry nützlich: Man kann diese High-End-Systeme nutzen, ohne die hohen Vorabinvestitionen für Anschaffung und Betrieb zu tätigen.

Gibt es Alternativen zu PolyJet und MJP?

Carbon DLS™ (Digital Light Synthesis™) ist ein vergleichbares 3D-Druckverfahren, das ebenfalls hochauflösende, präzise Teile fertigt. Wie PolyJet und MJP härtet DLS flüssige Photopolymere aus, nutzt dafür jedoch projiziertes Licht und eine kontinuierliche Flüssigkeitsschnittstelle. Zudem druckt DLS nahtlose Teile kontinuierlich und kopfüber.

Was ist der Unterschied zwischen PolyJet und SLA?

SLA (Stereolithografie) nutzt einen Laser, um flüssiges Harz in feste Teile zu härteten. Es eignet sich für funktionale Prototypen und Bauteile und kann – je nach Maschine und Setup – eine noch bessere Auflösung als PolyJet bieten. SLA-Drucke sind hochwertig und werden oft zu Formen und Werkzeugen verarbeitet, beispielsweise Mastermodelle für Gussanwendungen.

Was ist der Unterschied zwischen MJP und MJF?

Beide Methoden klingen namentlich ähnlich – MJF steht für Multi Jet Fusion. „MJF ist ein Verfahren, bei dem ein Fusionsmittel auf aufeinanderfolgende Schichten aus pulverförmigem Material aufgebracht wird“, erklärt Tsu-Raun. „Es ist relativ schnell und produziert Teile aus Produktionsthermoplasten, ist aber weniger präzise als PolyJet.“ Das Verfahren eignet sich hervorragend für komplexe Formen und langlebige Endverbraucherteile. Ein Hauptunterschied: MJF nutzt Polymerpulver und ein Fusionssystem, sodass gängige Engineering-Materialien wie Nylon, TPU und Polypropylen verarbeitet werden können.

Kat de Naoum

Kat de Naoum ist Autorin, Redakteurin und Content-Spezialistin aus Großbritannien mit über 20 Jahren Schreiberfahrung. Sie hat für diverse Fertigungs- und Technologieorganisationen geschrieben und liebt die Welt der Ingenieurwissenschaften. Neben dem Schreiben war sie fast 10 Jahre als Paralegal tätig, davon sieben in der Schiffsfinanzierung. Veröffentlichungen in Print und Online. BA in Englischer Literatur und Philosophie, MA in Creative Writing von der Kingston University.