PolyJet frente a InkJet:diferencias clave y análisis comparativo

La tecnología de inyección de tinta se inventó por primera vez para su uso en impresoras 2D. Este método deposita pequeñas gotas de tintas de diferentes colores en una página para crear una imagen. La versión de impresión 3D de la tecnología de inyección de tinta no es muy diferente de la versión 2D:deposita múltiples gotas de diferentes colores o materiales fotopolímeros en una plataforma de construcción y luego cura la capa "impresa" usando una luz ultravioleta. Este proceso se repite hasta que se haya impreso toda la pieza, capa por capa. 

La impresión Polyjet es un tipo de impresión por inyección de tinta. Utiliza los mismos tipos de materiales y el mismo tipo de proceso de curado. Las máquinas Polyjet pueden imprimir extremadamente rápido en comparación con otras tecnologías y pueden crear piezas complejas de múltiples materiales y multicolores.

Este artículo comparará la impresora Polyjet con las impresoras de inyección de tinta básicas, así como con las tecnologías de impresión basadas en láser.

Definición de Polyjet y comparación con Inkjet

Polyjet es una marca comercial de una tecnología de impresión 3D multijet basada en modelado desarrollada por Stratasys. El proceso multijet fue desarrollado por primera vez en 1998 por Object Geometries, Ltd., que luego fue adquirida por Stratasys. El proceso utiliza un cabezal de impresión que puede depositar material en la plataforma de construcción como lo haría una impresora de inyección de tinta normal. Por tanto, las impresoras Polyjet son un subconjunto de las impresoras de inyección de tinta. 

Los materiales impresos por impresoras Polyjet deben ser fotopolímeros. Estos polímeros se solidificarán cuando se expongan a la luz ultravioleta. La impresora funciona dispensando múltiples gotas de fotopolímero sobre la plataforma de construcción e inmediatamente pasando una fuente de luz ultravioleta sobre el fotopolímero depositado. La luz ultravioleta solidifica la capa de impresión, después de lo cual la plataforma de construcción desciende una capa de altura y luego se deposita la siguiente capa. Las impresoras Polyjet tienen múltiples cabezales de impresión, lo que les permite imprimir piezas multicolores y de múltiples materiales. 

En comparación con la inyección de tinta, la polijet es su subconjunto que se centra únicamente en la impresión con fotopolímeros. Sin embargo, estos fotopolímeros pueden tener una amplia gama de propiedades y colores. El chorro de tinta se refiere al proceso de inyectar tinta, células cultivadas o incluso tinta conductora desde una variedad de boquillas. 

Para obtener más información, consulte nuestra guía sobre ¿Qué es Polyjet?

¿Cuáles son las ventajas de Polyjet en comparación con otras tecnologías de inyección de tinta?

A continuación se enumeran algunas ventajas de Polyjet en comparación con otras impresoras de inyección de tinta: 

1. Polyjet puede producir piezas a todo color sin necesidad de posprocesamiento, como pintar o teñir.  
2. Polyjet puede producir piezas de múltiples materiales. Esto se debe a que cada boquilla de inyección de tinta independiente puede depositar un material diferente. Ninguna otra tecnología es capaz de lograr esta hazaña. 

¿Cuáles son las desventajas de Polyjet en comparación con otras tecnologías de inyección de tinta?

A continuación se enumeran algunas desventajas de Polyjet en comparación con otras impresoras de inyección de tinta: 

1. La extracción del soporte requiere un chorro de agua que no forma parte de la máquina. Por lo tanto, una impresora Polyjet debe instalarse cerca de las tuberías y debe tener su propia estación de limpieza exclusiva. 
2. Si bien las impresoras Polyjet pueden tener grandes volúmenes de construcción, no pueden utilizar todo el volumen como lo hace la impresión por fusión multichorro, que apila varias piezas una encima de otra.

Definición de inyección de tinta y comparación con Polyjet

Inkjet es una tecnología desarrollada originalmente de forma independiente por Ichiro Endo en Canon y Jon Vaught en HP para imprimir tinta sobre papel. Luego, la tecnología fue adaptada a la impresión 3D en 1998 por Object Geometries, Ltd., posteriormente adquirida por Stratasys. Hay dos estilos principales de impresoras de inyección de tinta:inyección de material y inyección de aglutinante. La inyección de material deposita múltiples gotas de fotopolímeros desde una variedad de boquillas para imprimir piezas multicolores y de múltiples materiales; la impresión Polyjet es un ejemplo de esto. Por otro lado, el chorro de aglutinante deposita un aglutinante sobre un polvo de plástico para unir las partículas de plástico. Alternativamente, se deposita un agente fusor sobre el polvo para ayudar a derretirlo cuando se utiliza una fuente de calor para derretir el plástico, como ocurre con la impresora 3D HP multi jet fusion. La tecnología de inyección de tinta también se utiliza para producir carne depositando células cultivadas una capa a la vez para imprimir un trozo de carne.

¿Cuáles son las ventajas de la inyección de tinta en comparación con otras tecnologías de impresión 3D?

A continuación se enumeran algunas de las ventajas del método de inyección de tinta en comparación con otras tecnologías de impresión 3D:

1. Las impresoras de inyección de tinta pueden utilizar múltiples materiales, como tintas para imprimir sobre alimentos, carne cultivada, agentes aglutinantes o agentes de fusión. Otras tecnologías de impresión se limitan a uno o como máximo dos materiales diferentes a la vez. 
2. Las impresoras de inyección de tinta pueden imprimir piezas mucho más rápido que la mayoría de las otras tecnologías. El proceso de inyección ha sido adaptado por muchas otras tecnologías de impresión, como MJF, por ejemplo, y cada una de estas adaptaciones tiene la ventaja de la velocidad.

¿Cuáles son las desventajas de la inyección de tinta en comparación con otras tecnologías de impresión 3D?

A continuación se enumeran algunas de las desventajas de la inyección de tinta en comparación con otras tecnologías de impresión 3D:

1. Polyjet solo puede utilizar fotopolímeros. Si bien el desarrollo de materiales está en curso, los fotopolímeros no son tan capaces como otros termoplásticos estándar utilizados en impresoras PBF (Powder Bed Fusion) y FDM (Fused Deposition Modeling) en términos de resistencia mecánica, resistencia a la fatiga y resistencia química general. 
2. El costo de los fotopolímeros avanzados es mucho más alto que el del filamento plástico estándar para FDM o el polvo para impresoras PBF. 

Tabla comparativa entre inyección de tinta y otras tecnologías de impresión 3D

La tabla 1 a continuación compara Polyjet (inyección de tinta) y SLS (sinterización selectiva por láser, una tecnología de fusión de lecho de polvo):

Tabla 1:Comparación entre Polyjet y SLS

Atributo Polijet SLS

Atributo

Resolución de impresión

Polijet

55 micras

SLS

100 micras

Atributo

Puede imprimir piezas grandes

Polijet

Sí

SLS

Sí

Atributo

Puede imprimir en varios colores simultáneamente

Polijet

Sí

SLS

No

Atributo

Puede imprimir en varios materiales simultáneamente

Polijet

Sí

SLS

No

Atributo

Puede imprimir materiales elastoméricos

Polijet

Sí

SLS

Sí

Atributo

Tamaño mínimo de característica

Polijet

0,2mm

SLS

0,75mm

Atributo

Las piezas necesitan estructuras de soporte

Polijet

Sí

SLS

No

Atributo

Mayor volumen de impresión

Polijet

1x0,8x0,5m

SLS

0,55 x 0,55 x 0,75 mm

Polyjet produce piezas con buenos acabados superficiales en una gama de diferentes colores y tipos de materiales, mientras que SLS tiende a tener acabados mate rugosos con colores limitados.

Tecnología de inyección de tinta frente a láser:comparación de tecnologías

La tecnología de impresión 3D por inyección de tinta se basa en la tecnología de impresión de papel. Funciona depositando múltiples puntos de plástico en una plataforma de construcción. Luego se utiliza una luz ultravioleta para curar el plástico antes de aplicar la siguiente capa. En algunos casos, es necesario un rodillo para aplanar la capa antes de imprimir la siguiente. Por otro lado, la tecnología láser como SLS (sinterización selectiva por láser), utiliza un láser como fuente de calor para fusionar partículas de plástico. Alternativamente, se utiliza un láser UV en impresoras SLA (estereolitografía) para imprimir con fotopolímeros.

Tecnología de inyección de tinta frente a láser:comparación de materiales

Las impresoras de inyección de tinta utilizan solo fotopolímeros, como es el caso de la polijet, o pueden utilizar alimentos, agentes aglutinantes o incluso células cultivadas. Estos fotopolímeros pueden ser rígidos, transparentes, elastoméricos o formulados especialmente para imitar las propiedades de algunos termoplásticos como el ABS. Otras impresoras de inyección de tinta utilizan una combinación de un aglutinante de fotopolímero con una base de polvo termoplástico, generalmente nailon. La impresión multichorro es un ejemplo de esto.

Las impresoras láser suelen imprimir con polvos termoplásticos. Estas impresoras las fusionan pasando un láser por una fina capa de polvo plástico para fusionar las partículas y darles la forma de la capa de la pieza. 

Tecnología de inyección de tinta frente a láser:comparación de aplicaciones de productos

Las impresoras de inyección de tinta, incluida la de inyección de tinta, se utilizan principalmente para prototipos funcionales multicolores y de múltiples materiales. Las piezas de inyección de tinta también se utilizan para aplicaciones más prácticas como moldes dentales, lentes, sellos y ayudas quirúrgicas, pero no son adecuadas para aplicaciones industriales resistentes como engranajes, por ejemplo.

Las tecnologías láser de lecho de fusión de polvo pueden imprimir en materiales más funcionales como el nailon e incluso el metal. Esto permite la fabricación de piezas de uso final en lugar de solo prototipos. Esta tecnología no puede imprimir en múltiples colores o materiales. 

Tecnología de inyección de tinta frente a láser:comparación del volumen de impresión 

Tanto la tecnología de inyección de tinta como la láser pueden imprimir grandes volúmenes y están diseñadas para la producción en serie. La impresora de inyección de tinta Polyjet más grande tiene un volumen de construcción de 1 x 0,8 x 0,5 m. Las máquinas de sinterización selectiva por láser tienen volúmenes de construcción algo más pequeños, 0,55 x 0,55 x 0,75 m.

Tecnología de inyección de tinta frente a láser:comparación de acabados superficiales

Las tecnologías de inyección de tinta pueden producir piezas con acabados superficiales muy suaves. Por eso son tan adecuados para prototipos funcionales únicos. Las tecnologías de impresión basadas en láser producen piezas con un acabado mate. La superficie de una pieza impresa con láser también es difícil de posprocesar si es necesario colorearla y solo se puede colorear tiñéndola.

Tecnología de inyección de tinta versus tecnología láser:comparación de costos

Las impresoras 3D de inyección de tinta utilizan fotopolímeros especializados que pueden costar hasta 500 dólares el kg. La tecnología láser como el SLS utiliza polvos termoplásticos, que son mucho más baratos de producir y cuestan sólo 50 dólares por kg, en promedio. 

¿Cuáles son las tecnologías de impresión 3D que utilizan inyección de tinta?

Muchas técnicas diferentes de impresión 3D utilizan tecnologías de inyección de tinta. Los más comunes se enumeran a continuación:

1. Polijet: Distribuye el fotopolímero en una plataforma de construcción utilizando múltiples boquillas independientes; luego, una luz ultravioleta cura el fotopolímero para producir una pieza de varios materiales y colores.
2. Fusión Multi Jet: Múltiples boquillas distribuyen un agente fusor y un agente de detalle sobre un polvo termoplástico para facilitar la fusión cuando se pasa un calentador infrarrojo sobre la capa de plástico. El agente de detalle garantiza que se mantengan los bordes afilados de las piezas. 
3. Jet de carpeta: Distribuye un agente aglutinante sobre una capa de polvo para esencialmente pegar las partículas, en lugar de derretirlas.

¿Cuáles son las similitudes entre Polyjet y Inkjet?

Inkjet es la tecnología fundamental empleada por las impresoras Polyjet. La impresión Polyjet es simplemente un tipo de tecnología de inyección de tinta. 

¿Qué otros procesos de impresión 3D son comparables a Polyjet?

A continuación se muestra un proceso comparable al de Polyjet:

• Polyjet frente a estereolitografía (SLA): SLA es un tipo de tecnología de impresión 3D que utiliza luz ultravioleta para curar una sola capa de fotopolímero a la vez. No utiliza chorros para depositar el material, sino que coloca la plataforma de construcción en una tina de fotopolímero y proyecta la sección transversal de la pieza sobre la plataforma de construcción para curar todo el plástico. Para obtener más información, consulte nuestra guía sobre Polyjet frente a SLA.

¿Qué otros procesos de impresión 3D son comparables a la inyección de tinta?

A continuación se muestra un proceso comparable al de Inkjet:

• Inyección de tinta frente a fusión de chorro múltiple (MJF): MJF utiliza boquillas de chorro para aplicar un agente fusor sobre una capa de polvo plástico en la forma de la sección transversal deseada de la capa actual. Se aplica un agente de detalle en todos los bordes de la capa para evitar que el charco de fusión rezume fuera del límite de la pieza.

Resumen

Este artículo analiza las diferencias entre la tecnología de inyección de tinta y el proceso de impresión 3D Polyjet. Para obtener más información sobre la tecnología de inyección de tinta y la impresión 3D Polyjet, comuníquese con un representante de Xometry.

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Dean McClements

Dean McClements es un Licenciado en Ingeniería Mecánica con honores y cuenta con más de dos décadas de experiencia en la industria manufacturera. Su trayectoria profesional incluye puestos importantes en empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace y Hyster-Yale, donde desarrolló un profundo conocimiento de los procesos de ingeniería y las innovaciones.

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