PolyJet と InkJet:主な違いと比較分析

インクジェット技術は、2D プリンタで使用するために最初に発明されました。この方法では、さまざまな色のインクの小さな液滴をページ上に配置して画像を作成します。インクジェット技術の 3D 印刷バージョンは、2D バージョンと大きな違いはありません。異なる色またはフォトポリマー材料の複数の液滴をビルド プラットフォーム上に配置し、UV 光を使用して「印刷された」層を硬化します。このプロセスは、パーツ全体がレイヤーごとに印刷されるまで繰り返されます。 

ポリジェット印刷はインクジェット印刷の一種です。同じ種類の材料と同じ種類の硬化プロセスが使用されます。 Polyjet マシンは、他のテクノロジーと比較して非常に高速に印刷でき、複雑な複数の素材や複数のカラーのパーツを作成できます。

この記事では、ポリジェットを基本的なインクジェット プリンタおよびレーザー ベースの印刷技術と比較します。

ポリジェットの定義とインクジェットとの比較

Polyjet は、Stratasys が開発したマルチジェットのモデリング ベースの 3D プリンティング テクノロジーの商標です。マルチジェット プロセスは、1998 年に Object Geometries, Ltd. によって初めて開発されましたが、同社は後に Stratasys に買収されました。このプロセスでは、通常のインクジェット プリンタと同様に、ビルド プラットフォーム上に材料を堆積できるプリント ヘッドが使用されます。したがって、ポリジェット プリンタはインクジェット プリンタのサブセットです。 

ポリジェット プリンタで印刷される材料はフォトポリマーでなければなりません。これらのポリマーは紫外線にさらされると固化します。プリンターは、フォトポリマーの複数の液滴をビルド プラットフォーム上に分配し、すぐに堆積されたフォトポリマー上に UV 光源を通過させることによって機能します。 UV 光が印刷層を固化させた後、ビルド プラットフォームが 1 層の高さだけ下に移動し、次の層が堆積されます。 Polyjet プリンタには複数のプリント ヘッドが搭載されており、マルチカラーおよびマルチマテリアルの部品を印刷できます。 

インクジェットと比較すると、ポリジェットはフォトポリマーを使用した印刷のみに焦点を当てたサブセットです。ただし、これらのフォトポリマーは幅広い特性と色を持つことができます。インクジェットとは、インク、培養細胞、さらには導電性インクをさまざまなノズルから噴射するプロセスを指します。 

詳細については、Polyjet とは何かに関するガイドを参照してください。

他のインクジェット技術と比較した Polyjet の利点は何ですか?

他のインクジェット タイプのプリンタと比較したポリジェットの利点を以下に示します。

<オル>

Polyjet は、塗装や染色などの後処理を必要とせずにフルカラーのパーツを作成できます。  

Polyjet は複数のマテリアルのパーツを製造できます。これは、それぞれの独立したインクジェット ノズルが異なる材料を堆積できるためです。この偉業を実現できるテクノロジーは他にありません。 

他のインクジェット技術と比較した Polyjet の欠点は何ですか?

他のインクジェット タイプのプリンタと比較したポリジェットの欠点を以下に示します。

<オル>

サポートの取り外しには、機械の一部ではないウォーター ジェットが必要です。そのため、ポリジェット プリンタは配管の近くに設置し、専用のクリーニング ステーションを設置する必要があります。 

ポリジェット プリンタは大きなビルド ボリュームを持つことができますが、複数のパーツを積み重ねるマルチ ジェット フュージョン プリントのようにボリューム全体を利用することはできません。

インクジェットの定義と Polyjet との比較

インクジェットは、もともとキヤノンの遠藤一郎とHPのジョン・ヴォートが紙にインクを印刷するために独自に開発した技術です。この技術は、1998 年に Object Geometries, Ltd. によって 3D プリンティングに適用され、後に Stratasys に買収されました。インクジェット プリンタには、マテリアル ジェッティングとバインダー ジェッティングという 2 つの主なスタイルがあります。マテリアル ジェッティングでは、さまざまなノズルからフォトポリマーの複数の液滴を堆積させて、マルチカラーおよびマルチマテリアルのパーツを印刷します。ポリジェット印刷はその一例です。一方、バインダージェッティングでは、プラスチック粉末上にバインダーを堆積させ、プラスチック粒子を結合します。あるいは、HP マルチジェット フュージョン 3D プリンタのように、熱源を使用してプラスチックを溶かすときに、粉末の融解を助けるために融着剤が粉末上に堆積されます。インクジェット技術は、培養細胞を一度に 1 層ずつ堆積させて肉片を印刷することにより、肉を生産するためにも使用されます。

他の 3D プリント技術と比較したインクジェットの利点は何ですか?

他の 3D プリント技術と比較したインクジェット法の利点の一部を以下に示します。

<オル>

インクジェット プリンターは、食品、培養肉、結合剤、融着剤に印刷するためのインクなど、複数の素材を利用できます。他の印刷技術では、一度に 1 つまたは最大 2 つの異なる材料に制限されています。 

インクジェット プリンタは、他のほとんどのテクノロジーよりもはるかに速くパーツを印刷できます。ジェット プロセスは、MJF などの他の多くの印刷テクノロジーに採用されており、これらのそれぞれの採用には速度の利点があります。

他の 3D プリント技術と比較したインクジェットの欠点は何ですか?

他の 3D プリント技術と比較したインクジェットの欠点の一部を以下に示します。

<オル>

Polyjet はフォトポリマーのみを利用できます。材料の開発は進行中ですが、フォトポリマーは、機械的強度、疲労耐性、および一般的な耐薬品性の点で、PBF (粉末床溶融) プリンターや FDM (溶融堆積モデリング) プリンターで使用される他の標準的な熱可塑性樹脂ほどの能力はありません。 

先進的なフォトポリマーのコストは、FDM 用の標準的なプラスチック フィラメントや PBF プリンタ用のパウダーのコストよりもはるかに高くなります。 

インクジェットと他の 3D プリント技術の比較表

以下の表 1 は、Polyjet (インクジェット) と SLS (選択的レーザー焼結 - 粉末床融合技術) を比較しています。

表 1:Polyjet と SLS の比較

属性 ポリジェット SLS

属性

印刷解像度

ポリジェット

55ミクロン

SLS

100ミクロン

属性

大きなパーツも印刷可能

ポリジェット

はい

SLS

はい

属性

複数の色で同時に印刷できます

ポリジェット

はい

SLS

いいえ

属性

複数の素材に同時に印刷できます

ポリジェット

はい

SLS

いいえ

属性

エラストマー素材を印刷できます

ポリジェット

はい

SLS

はい

属性

最小機能サイズ

ポリジェット

0.2mm

SLS

0.75mm

属性

部品にはサポート構造が必要です

ポリジェット

はい

SLS

いいえ

属性

最大の印刷量

ポリジェット

1×0.8×0.5m

SLS

0.55×0.55×0.75mm

Polyjet は、さまざまな色や材料タイプで良好な表面仕上げのパーツを生成しますが、SLS は限られた色で粗いマット仕上げになる傾向があります。

インクジェットとレーザー技術:技術の比較

インクジェット 3D プリンティング技術は、紙の印刷技術に基づいています。これは、プラスチックの複数のドットをビルド プラットフォーム上に堆積することで機能します。次に、次の層を適用する前に、UV 光を使用してプラスチックを硬化させます。場合によっては、次の層を印刷する前に、ローラーで層を平らにする必要があります。一方、SLS (選択的レーザー焼結) などのレーザー技術は、プラスチック粒子を融合するための熱源としてレーザーを使用します。あるいは、SLA (光造形) プリンタで UV レーザーを使用してフォトポリマーを印刷します。

インクジェットとレーザー技術:材料の比較

インクジェット スタイルのプリンタは、ポリジェットの場合と同様にフォトポリマーのみを使用するか、食品、結合剤、さらには培養細胞を使用することができます。これらのフォトポリマーは、硬質、透明、エラストマー、または ABS などの熱可塑性プラスチックの特性を模倣するように特別に配合されたものにすることができます。他のインクジェット スタイル プリンタでは、フォトポリマー バインダーと熱可塑性粉末ベース (通常はナイロン) を組み合わせて使用​​します。マルチジェット印刷はその一例です。

レーザー プリンタは通常、熱可塑性プラスチックの粉末を使用して印刷します。これらのプリンタは、プラスチック パウダーの薄層にレーザーを走査して粒子をパーツ層の形状に融合させることにより、粒子を融合します。 

インクジェットとレーザー技術:製品アプリケーションの比較

ポリジェットを含むインクジェット プリンタは、主に機能的なマルチマテリアルおよびマルチカラー プロトタイプに使用されます。インクジェット部品は、歯型、レンズ、シール、手術補助具などのより実用的な用途にも使用されますが、歯車などの耐久性の高い工業用途には適していません。

粉末溶融床レーザー技術は、ナイロンや金属などのより機能的な素材にも印刷できます。これにより、単なるプロトタイプではなく、最終用途の部品の製造が可能になります。この技術では複数の色や素材で印刷することはできません。 

インクジェットとレーザー技術:印刷量の比較

インクジェット技術とレーザー技術はどちらも大量の印刷が可能であり、連続生産を目的としています。最大のポリジェット インクジェット プリンタの造形体積は 1 x 0.8 x 0.5 m です。選択的レーザー焼結機の造形体積はやや小さく、0.55 x 0.55 x 0.75 m です。

インクジェットとレーザー技術:表面仕上げの比較

インクジェット技術では、非常に滑らかな表面仕上げの部品を製造できます。これが、一度限りの機能的なプロトタイプに非常に適している理由です。レーザーベースの印刷技術により、マット仕上げのパーツが製造されます。レーザー印刷されたパーツの表面は、着色が必要な場合の後処理も難しく、染色することによってのみ色を付けることができます。

インクジェットとレーザー技術:コストの比較

インクジェット 3D プリンターは、1 kg あたり最大 500 ドルのコストがかかる特殊なフォトポリマーを使用します。 SLS のようなレーザー技術は、製造コストがはるかに安く、平均で 1 kg あたりわずか 50 ドルの熱可塑性粉末を利用しています。 

インクジェットを使用した 3D プリント技術とは何ですか?

さまざまな 3D プリント技術でインクジェット技術が利用されています。最も一般的なものを以下に示します。

<オル>

ポリジェット: 複数の独立したノズルを使用してフォトポリマーをビルド プラットフォーム上に分配し、その後 UV 光でフォトポリマーを硬化させて、マルチマテリアル、マルチカラーのパーツを生成します。

マルチジェットフュージョン: 赤外線ヒーターがプラスチックの層の上を通過するときに、複数のノズルが融着剤とディテール剤を熱可塑性プラスチックの粉末上に分配し、溶融を促進します。ディテイリング エージェントにより、パーツの鋭いエッジが確実に維持されます。 

バインダーのジェッティング: 粉末の層の上に結合剤を分散させて、粒子を溶かすのではなく、本質的に接着します。

Polyjet とインクジェットの類似点は何ですか?

インクジェットは、ポリジェット プリンターで採用されている基本技術です。ポリジェット印刷は、単にインクジェット技術の一種です。 

Polyjet に匹敵する他の 3D プリント プロセスは何ですか?

以下は、polyjet と同等のプロセスです。

• ポリジェットと光造形 (SLA): SLA は、UV 光を利用して一度に 1 層のフォトポリマーを硬化する 3D プリント技術の一種です。材料を堆積するためにジェットを利用するのではなく、ビルド プラットフォームをフォトポリマーのバットに置き、パーツの断面をビルド プラットフォーム上に投影して、すべてのプラスチックを硬化します。詳細については、Polyjet と SLA に関するガイドをご覧ください。

インクジェットに匹敵する 3D プリント プロセスは他に何がありますか?

以下は、インクジェットと同等のプロセスです。

• インクジェット vs. マルチジェット フュージョン (MJF): MJF は、噴射ノズルを使用して、現在の層の目的の断面の形状のプラスチック粉末の層に融着剤を塗布します。ディテイリング エージェントはレイヤーのすべてのエッジに適用され、溶融プールがパーツ境界の外側に染み出すのを防ぎます。

概要

この記事では、インクジェット技術とポリジェット 3D プリント プロセスの違いについて説明しました。インクジェット技術とポリジェット 3D プリンティングの詳細については、Xometry の担当者にお問い合わせください。

Xometry は、プロトタイピングや生産のあらゆるニーズに対応する 3D プリンティングやその他の付加価値サービスを含む、幅広い製造機能を提供します。詳細を確認するか、義務のない無料の見積もりをリクエストするには、当社の Web サイトにアクセスしてください。

免責事項

この Web ページに表示されるコンテンツは情報提供のみを目的としています。 Xometry は、情報の正確性、完全性、有効性について、明示的であるか黙示的であるかにかかわらず、いかなる種類の表明または保証も行いません。いかなる性能パラメータ、幾何公差、特定の設計特徴、材料の品質と種類、またはプロセスは、Xometry のネットワークを通じてサードパーティのサプライヤーまたはメーカーによって提供されるものを表すものとして推測されるべきではありません。部品の見積もりを求める購入者は、それらの部品の特定の要件を定義する責任があります。詳細については、 利用規約をご覧ください。

ディーン・マクレメンツ

Dean McClements は機械工学の学士優等学位を取得しており、製造業界で 20 年以上の経験があります。彼の職業上の経歴には、Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace、Hyster-Yale などの大手企業で重要な役割を果たし、そこでエンジニアリング プロセスとイノベーションに対する深い理解を深めました。

Dean McClements による記事をもっと読む