FDM と MJF:3D プリンティングの明確な比較 - 方法、利点、制限

FDM (Fused Deposition Modeling の略) と MJF (Multi-Jet Fusion の略) はどちらも 3D プリンティングのタイプですが、いくつかの点で異なります。この記事では、それらについてもう少し詳しく学び、長所と短所を比較し、よくある質問に答えます。

FDM の定義と MJF との比較

もともとスコット クランプによって開発され、1988 年に商業的に利用可能になった溶融堆積モデリングは、今日最も人気のある 3D プリンティング方法の 1 つです。これは、加熱されたノズルを通して細い熱可塑性フィラメントをポンプで送り込み、それを層ごとに堆積させて部品を作成することによって機能します。産業現場でよく使われている MJF 印刷に比べて比較的安価で、通常は入手が容易です。 

FDM プリンタの利点は、さまざまな企業のフィラメントと互換性があることですが、MJF プリンタの材料は HP 製に限定されます。 FDM には、特に MJF と比較した場合に、いくつかの欠点があります。これについては後で説明します。まず、低品質の表面仕上げの部品が製造されます。もう 1 つの欠点は、FDM 印刷パーツは異方性になる傾向があることです。つまり、層間結合が不十分なため、Z 方向の強度がそれほど高くありません。詳細については、FDM 3D プリンティングに関する記事を参照することをお勧めします。これは、FDM 印刷を使用して作成されたパーツの画像です。

MJF と比較した FDM の利点は何ですか?

FDM と MJF の主な利点を以下に示します。

• FDM プリンタは MJF プリンタよりも大幅に安価です
• FDM プリンタは、複数の異なるサプライヤーからの材料を利用できます。一方、MJF マテリアルは HP (Hewlett Packard) からのみ購入できます。

MJF と比較した FDM の欠点は何ですか?

FDM と MJF の主な欠点を以下に示します。

• FDM プリンタでは、表面仕上げの悪い部品が生成されます
• FDM プリントされた部品は、z 方向に異方性の材料特性を持っています。これは層間接着が不十分であることが原因です。

MJF の定義と FDM との比較

マルチジェット フュージョンは、2016 年に HP 社によって開発された別のタイプの 3D プリンティングです。部品が完成するまでにいくつかのステップが必要な点で FDM とは大きく異なります。最初のステップでは、粉末の薄層をプリンティング ベッドに追加し、焼結温度の直下まで加熱します。次の工程では、部品の断面の形状に合わせて粉末に融着剤を加えます。次に、外側のエッジにディテール エージェントを追加して、エッジをよりシャープで鮮明にします。 

それが完了すると、熱源がプラスチック上を通過し、融着剤が存在する場所であればどこでも粒子が一緒に焼結されます。 MJF が FDM などの手法よりも高度であることは明らかであり、それが高度なプロダクションでよく使用される理由です。 MJF には、FDM と比較した場合、パーツが高精度かつ高速に出力されることなど、さらにいくつかの利点があります。その理由の 1 つは、一度に複数のパーツを印刷できるためです。また、FDM とは異なり、MJF 部品は等方性であるため、方向に関係なく機械的特性が均一になります。 

しかし、その一方で、MJF プリンタは現在入手可能な 3D プリンタの中で最も高価なタイプの 1 つであり、最先端の FDM プリンタよりもはるかに高価です。また、色のオプションが非常に限られており、黒にしか染めることができませんが、FDM プリンタはさまざまな色で印刷できます。詳細については、MJF に関する記事をご覧ください。次の画像は、MJF プリンタを使用して印刷されたパーツを示しています。

FDM と MJF:テクノロジーの比較

FDM テクノロジーと MJF テクノロジーは大きく異なります。最初の FDM マシンは 1980 年代に開発され、基本的な技術は変わっていません。 MJF プリンターは 2016 年に開発され、いくつかの高度な技術が採用されています。 FDM プリンタは、溶融した熱可塑性プラスチックをビルド プレート上に押し出すだけです。一方、MJF は、プラスチックパウダーの薄い層を置くことから始まる複数段階のプロセスを利用します。次に、ディテールおよび融着剤が適用されます。最後に、熱源が材料を融合させます。 

FDM と MJF:材質の比較

FDM プリンタは、幅広い硬質および柔軟な多色の熱可塑性プラスチックを利用できます。一方、MJF プリンターでは、ナイロン、ポリプロピレン、TPU (熱可塑性ポリウレタン) などの少数の素材しか使用できません。 MJF は FDM プリンタよりも強力な部品を製造できることに注意する必要があります。  

FDM と MJF:製品アプリケーションの比較

FDM 印刷部品は、幅広い用途に問題なく使用できます。例としては、機能的および視覚的なプロトタイプや、機械コンポーネントでの限定生産が挙げられます。 MJF 部品は、FDM 相当品よりも強くて丈夫です。これらのアイテムは、射出成形の代替品として少量の機能部品に使用できます。射出成形は、低生産量を正当化するには高価すぎることがよくあります。 

FDM と MJF:印刷量の比較

FDM プリンタは、MJF プリンタよりもはるかに大きなビルド ボリュームを持つことができます。ただし、MJF プリンタは利用可能な印刷量をより効率的に利用できることに注意する必要があります。これは、ボリューム全体内でパーツを効率的に積み重ねることによって実現できます。 

FDM と MJF:表面仕上げの比較

FDM 部品の表面仕上げは悪く、これを改善するには後処理が必要です。 MJF パーツは、砂型パーツのような外観を持つ、ややザラザラしたマットな表面仕上げになっています。 MJF パーツは、プリンターから出力されると不均一なグレー色になるため、黒の染料で染色して均一な仕上がりにすることができます。 

FDM と MJF:コストの比較

MJF プリンタは工業用製造ソリューションであるため、最も性能の高い FDM プリンタよりも桁違いに高価です。最高級の FDM プリンタの価格は約 6,950 ドルですが、MJF プリンタの価格は 270,000 ドルからです。

FDM と MJF の相互代替手段は何ですか?

FDM と MJF の利点にもかかわらず、同様の結果を達成できる代替テクノロジーがあります。

• ポリジェット: ポリジェット印刷は、ビルド プレート上にフォトポリマーの液滴をスプレーすることによって機能します。次に、UV 光がこれらの液滴の上を通過して層を固化します。次に、部品が完成するまで、前の層の上に次の層が堆積されます。 Polyjet プリンタは非常に高い解像度を持っています。同じパーツ内でさまざまな特性や色を使用して、さまざまな材料からパーツを印刷できます。 MJF プリンタは、粉末状の原料の代わりに液体フォトポリマーを使用します。インクジェット タイプのヘッドは、MJF プリンタが定着剤やディテール剤を塗布するのと同じように、これらのフォトポリマーの液滴を塗布します。  

FDM と MJF の類似点は何ですか?

以下に、FDM と MJF の類似点の一部を示します。

• MJF と FDM はどちらもプラスチック部品のみを製造できます。ただし、特殊な FDM フィラメントのポリマー マトリックスには金属粉末が含まれており、真の金属パーツを実現するには炉で後処理する必要があります。
• MJF と FDM はどちらも熱を使用してプラスチックを結合し、最終部品を製造します

MJF 以外の FDM の比較は何ですか?

以下に、MJF 以外の FDM の比較を示します。

• FDM と SLS: 選択的レーザー焼結では、熱を使用して熱可塑性プラスチックから部品を製造することもできます。 SLS はほぼポリアミドのみを使用して印刷しますが、FDM にはより広範囲の材料オプションがあります。 SLS は、加熱ノズルの代わりにレーザーを使用してプラスチックを溶かします。 SLS プリンタは、FDM プリンタと比較して、はるかに高品質の部品を製造できます。詳細については、SLS と FDM に関する完全なガイドをご覧ください。

FDM 以外の MJF の比較は何ですか?

以下に、FDM 以外の MJF の比較を示します。

• MJF 対 SLA: 光造形は、フォトポリマーを重合させるために UV 光源も使用する印刷プロセスです。 SLA は、MJF を使用して製造された部品と比較して、より高品質な表面の部品を製造できます。

FDM と MJF のよくある質問

使用される素材の違いは何ですか?

FDM プリンタは、さまざまな色の硬質熱可塑性プラスチックと柔軟な熱可塑性プラスチックの両方を含む、あらゆる種類の材料を処理できます。一方、MJF プリンタは、ナイロン、ポリプロピレン、熱可塑性ポリウレタンなどの材料に制限されていますが、FDM プリンタよりも強力な印刷を行うことができます。

製品の使用方法の違いは何ですか?

FDM プリンタで作成された部品は非常に多用途であるため、機能的および視覚的なプロトタイプや、限定生産の機械コンポーネントなどに使用できます。 MJF パーツは通常、より強力で丈夫なため、生産量が少ないとコストがはるかに高くなる射出成形の代替品として、少量生産の機能部品に最適です。

MJF はどれくらい高価ですか?

最高級の FDM プリンタは約 7,000 ドルで購入できますが、MJF プリンタの価格は通常 270,000 ドルからです。答えは痛いほど明らかです。ただし、FDM または MJF 部品を印刷する必要がある場合は、オンライン見積エンジンを今すぐ使用して、Xometry から直接調達できます。

カット・デ・ナウム

Kat de Nagam は、英国出身のライター、著者、編集者、コンテンツ スペシャリストであり、20 年以上の執筆経験があります。 Kat はさまざまな製造組織や技術組織で執筆した経験があり、エンジニアリングの世界が大好きです。執筆活動の傍ら、キャットはほぼ 10 年間パラリーガルとして活動し、そのうち 7 年間は船舶金融業務に携わっていました。彼女は印刷物とオンラインの両方で多くの出版物に寄稿しています。キャットはキングストン大学で英文学と哲学の学士号を取得し、クリエイティブライティングの修士号を取得しています。

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