PolyJetとMultiJet 3Dプリントの違い：主要な相違点と実用的比較

PolyJetとMultiJet（MJP）はいずれも、紫外線（UV）に反応する光重合樹脂を吐出・硬化させて部品を積層造形するアディティブマニュファクチャリング手法です。両方とも概念実証モデルや機能プロトタイプの製作に使用でき、歯科・医療分野でクラウンや矯正用の型など複雑な部品を製造する際によく用いられます。こうした共通点がある一方で、両プロセスには重要な違いがあり、一方は複合材料プリントが可能で、もう一方は少量～中量生産に適しています。詳細を読み進めて、どちらがどちらかを確認してください。

PolyJetの定義とMultiJetとの比較

PolyJetは2000年にObjet Geometriesによって開発され、後にStratasysが買収して商標権を保有しています。PolyJetプリントはインクジェットプリンターと似た仕組みで動作します。「PolyJetは、材料をプリントプレート上に層ごとに吐出するプロセスです」と、Xometry手動見積もりチームリーダーのChristian Tsu-Raun氏は説明します。「比較的遅いですが非常に高精度で、小型の非機能プロトタイプに適しています。」このプロセスでは、微細な光重合樹脂滴が事前にプログラムされた領域に吐出され、2D層が積み重ねられます。その後、UVライトで滴を硬化させ、各層の形状を固定します。PolyJetは高いディテール保持力で知られ、層厚16ミクロンまで対応可能ですが、Xometryでは通常25ミクロンの層厚でプリントしています。

光重合樹脂は硬化するまで寸法安定性を得られません。そのため、メインのポリマー部品と同時にサポート材も吐出され、光重合樹脂が硬化するまで寸法精度を高め、保持フレームの役割を果たします。これらのサポート材は、プロセス終了時にはやや硬いゲル状の物質となり部品を包み込みます。造形完了後、ウォータージェットで洗浄し、化学溶液に浸けてサポートを除去、乾燥させます。以下はPolyJetで造形したXometryレインボーロゴの画像です。

PolyJetのMultiJetに対する利点

PolyJetがMultiJetに対して持つ利点は以下の通りです。

• 複数の異なる材料で構成される部品を1回のジョブでプリント可能。
• PolyJet造形部品は後処理後も材料特性を維持できる。

PolyJetのMultiJetに対する欠点

PolyJetがMultiJetに対して持つ欠点は以下の通りです。

1. サポート材使用箇所では表面品質が低下する。
2. 鋭利なエッジで造形精度が落ち、エッジが丸くなる傾向がある。

MultiJetの定義とPolyJetとの比較

MultiJetの開発は3D Systems社に帰属し、こちらもインクジェットプリンターのような仕組みで動作する3Dプリント手法です。PolyJetと同様に、プリントヘッドがUV硬化型光重合樹脂またはキャスティングワックスの微小滴を用いて層ごとに部品を造形します。層厚は最小16ミクロンまで可能ですが、PolyJetと比較するとマルチマテリアル混合機能は限定的で、マシンによっては皆無です。この手法のサポート構造はパラフィンワックスで造形されるため、造形完了後はオーブンで加熱するか、温めたミネラルオイル浴に浸けてワックスを溶かし出します。MultiJet部品の後処理は一般的にPolyJetより容易ですが、ワックス溶解時の熱がメイン造形材料の特性に影響しないよう注意が必要です。

MultiJetの潜在的なデメリットとして、複雑なフルカラー部品の造形や、ゴムライク・リジッド・透明など多様な材料を同時に混合して異なる材料特性をシミュレートすることは、PolyJetのようにできません。また、適切な手順と注意を怠ると、後処理時にメイン材料の特性が変化するリスクがあります。

PolyJetとMultiJetの両方とも、従来工法では製造不可能な複雑で高精細な部品を造形可能です。両プロセスはよく似ていますが、3つの主要な違いのうち2つは、使用材料と後処理の容易さです。PolyJetは1回のジョブで複合部品を造形できますが、MultiJet造形部品より多くの後処理工程を要します。

PolyJet vs. MultiJet：技術比較

PolyJetとMultiJetシステムは類似の技術・プロセスを使用します。両方ともUV感応性光重合樹脂とUV硬化システムを用います。大きな違いはプリントヘッドの数です。PolyJetは2個以上のヘッドを持てますが、MultiJetは最大2個です。

PolyJet vs. MultiJet：材料比較

PolyJetシステムでは、複数の材料を1つの原料に組み合わせ、その構成材料すべての特性を併せ持つ「デジタルマテリアル」を作成できます。これにより、1回の造形で異なる材料特性を持つ単一パーツを製造可能です。

MultiJetシステムで使用される材料は光重合樹脂です。MultiJet造形部品は必ず単色・単一材料で構成されます。審美的・機能的理由で複合材料が必要な場合は、PolyJetがより適しています。

PolyJet vs. MultiJet：製品用途比較

PolyJetとMultiJetの両方とも、非常に高精細で機能的なプロトタイプと部品を製造可能です。この精度の高さにより、両手法は設計プロセスのあらゆる段階で理想的です。PolyJetとMultiJet造形部品は、歯科・医療業界でクラウンや矯正用の歯型モールド作成によく使用されます。

PolyJet vs. MultiJet：造形ボリューム比較

PolyJetとMultiJetの造形ボリュームに大きな差はありません。使用システムによりますが、PolyJetは最大260×200×200mm、MultiJetは最大294×211×144mmまで対応可能です。より大型のパーツが必要な場合は、分割造形して後から組み立てることができます。

PolyJet vs. MultiJet：表面仕上げ比較

PolyJetとMultiJet造形部品の表面仕上げに有意な差はありません。両手法とも高精度・薄層造形により、完成部品の表面は滑らかです。複雑な幾何形状領域では稀に粗さが生じますが、適切な後処理で容易に平滑化できます。

PolyJet vs. MultiJet：コスト比較

PolyJetとMultiJetシステムは、他の3Dプリント手法と比較して高価です。PolyJetプリンターはエントリーで約6,000ドル、高度なシステムで約75,000ドルです。MultiJetプリンターも同様の価格帯で、平均約43,000ドル程度です。

PolyJetとMultiJetの共通の代替手法

PolyJetとMultiJetの両方に対する代替手法として、以下が挙げられます。

• DLP（Digital Light Processing）： DLPも液状光重合樹脂を硬化させて部品を造形します。硬化にはプロジェクターを使用します。DLPとPolyJet/MultiJetの主な違いは、部品が逆さまに造形され、液状光重合樹脂がビルドプラットフォーム下部のタンクから供給される点です。これらの違いがあるものの、DLPは解像度、精度、コストパフォーマンスの面でPolyJetとMultiJetに匹敵します。

PolyJetとMultiJetの共通点

PolyJetとMultiJetの共通点は以下の通りです。

1. 両方とも液状光重合樹脂をUVランプで硬化させて部品を造形する。
2. 両方とも概念実証および機能プロトタイプに使用可能。
3. 両方とも、従来工法では製造不可能な複雑形状を造形可能。

MultiJet以外のPolyJet比較対象

MultiJet以外でPolyJetと比較される手法として、以下があります。

• PolyJet vs. SLA： SLA（光造形）も機能プロトタイプと部品の両方に使用可能で、PolyJetと比較されます。違いは、SLAはシステムによりPolyJetと同等以上の解像度を実現でき、あらゆる3Dプリント手法中最高解像度を誇る点です。そのため、モールド、工具、パターン、テクスチャ付き表面の製造にも適しています。

PolyJet以外のMultiJet比較対象

PolyJet以外でMultiJetと比較される手法として、以下があります。

• MultiJet vs. MJF： Multi-Jet Fusion（MJF）は、複雑形状を優れた表面仕上げで製造できる点でMultiJetと比較されます。違いは、MJFがポリマー粉末と融着機構（インク剤と赤外線）を用いて部品を硬化させる点です。

PolyJet vs. MultiJetに関するよくある質問

これらのマシンの価格はどのくらいですか？

産業用ハイエンドマシンであるため、安価ではありません。PolyJetプリンターは150,000～500,000ドル、MJPマシンも同様で、通常150,000～400,000ドルの範囲です。このような高額な初期投資なしでこれらのハイエンドシステムを活用できるため、Xometryのようなサービスが有用です。

PolyJetとMJPの代替手法はありますか？

Carbon DLS™（Digital Light Synthesis™）は、高解像度・高精度部品を製造する比較可能な3Dプリント手法です。PolyJetやMJPと同様に液状光重合樹脂を硬化させて部品を造形しますが、投影光と連続液体インターフェースを用いて生産を行います。さらに、DLSは継ぎ目のない部品を連続的に、逆さまに造形します。

PolyJetとSLAの違いは？

SLA（光造形）3Dプリントは、レーザーで液状レジンを硬化させて固体部品を造形します。機能プロトタイプと部品の製造に適し、特定のマシンとセットアップによってはPolyJetより高い解像度を実現できます。SLA造形品は高品質で、鋳造用マスターパターンなど、モールドや工具としてよく使用されます。

MJPとMJFの違いは？

名前も似ており（MJFはMulti-Jet Fusionの略）、両手法は類似して見えます。「MJFは、融着剤を粉末材料の連続層に塗布するプロセスです」とTsu-Raun氏は説明します。「比較的高速で、生産用サーモプラスチックで部品を製造できますが、PolyJetほど高精度ではありません。」この手法は複雑形状や耐久性のある最終用途部品の製造に非常に適しています。主な違いの一つは、MJFがポリマー粉末と融着システムを使用するため、ナイロン、TPU、ポリプロピレンといった一般的なエンジニアリング材料で造形できる点です。

Kat de Naoum

Kat de Naoum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、20年以上の執筆経験を持ちます。製造・技術系組織向けの執筆経験が豊富で、エンジニアリングの世界を愛しています。執筆の傍ら、約10年間パラリーガルとして勤務し、うち7年は船舶金融を担当。紙媒体・オンライン問わず多数の出版物に寄稿しています。キングストン大学で英文学・哲学の学士号、クリエイティブライティングの修士号を取得。

Kat de Naoumの他の記事を読む