FDM vs PolyJet: diferencias clave y análisis comparativo en impresión 3D

El modelado por deposición fundida (FDM) es una tecnología de impresión 3D que utiliza un filamento de polímero para "dibujar" capas de un archivo 3D. Une los filamentos entre sí fundiéndolos parcialmente. PolyJet también es una tecnología de impresión 3D, pero funciona imprimiendo por inyección de tinta una "imagen" de cada capa en resina acrílica modificada. Esta imagen se cura completamente mediante una luz UV acoplada al cabezal de impresión.

Una gran diferencia entre FDM y PolyJet son los materiales utilizados. FDM usa filamentos de plásticos comunes, mientras que PolyJet simula esos materiales mediante diversas resinas. Esto resulta en una diferencia significativa de precio entre ambas. FDM también está limitado en resolución por el diámetro del filamento. PolyJet, en cambio, solo está limitado por la resolución de inyección de tinta, lo que hace que su tamaño mínimo de detalle sea de 5 a 20 veces menor que el de FDM. Este artículo analizará más a fondo las similitudes y diferencias entre FDM y PolyJet y ofrecerá alternativas a ambas.

Definición de FDM y comparación con PolyJet

La tecnología FDM fue creada por primera vez en 1988 por Scott Crump. El proceso funciona fundiendo un filamento plástico en el cabezal de impresión. La temperatura se controla para que entregue plástico en estado gel con suficiente energía para fusionarse, pero no para fluir. El cabezal de impresión se mueve en el plano X-Y y extruye este gel como un hilo continuo. Los hilos se fusionan entre sí, pero incluso las mejores impresoras no pueden evitar la porosidad ni hacer el material homogéneo.

FDM imprime sucesivas capas 2D de un modelo para construir una representación sólida 3D del archivo. La boquilla se mueve horizontalmente para compactar los hilos contra la capa inferior. FDM ofrece dos grandes ventajas sobre PolyJet: costes de material y de máquina. El material FDM generalmente cuesta 1/10 por kilogramo respecto a la resina PolyJet. Las máquinas también son tres a cinco veces más baratas.

Para más información, consulte nuestro artículo sobre el proceso de impresión FDM.

Tabla. Comparativa FDM vs. PolyJet

FDM vs. PolyJet: Comparación tecnológica

FDM es un proceso simple que entrega la forma general de archivos 3D. PolyJet, en cambio, es una tecnología más compleja que ofrece representaciones 3D dimensionalmente precisas, incluyendo detalles finos. La tecnología FDM se acerca a su límite superior de resolución porque mejoras adicionales en la impresión punto a punto elevan los tiempos de impresión a niveles imprácticos. PolyJet no ha alcanzado su límite de resolución y sigue desarrollándose.

FDM vs. PolyJet: Comparación de materiales

FDM imprime usando polímeros comunes. Cambiar a un material diferente solo requiere un cambio rápido en la configuración de la impresora, y los proveedores de materia prima no necesitan hacer nada especial. Típicamente, los materiales FDM cuestan entre $10 y $50 por kilogramo. Los materiales PolyJet, por otro lado, son resinas complejas y especializadas. Estos materiales pueden optimizar resistencia, flexibilidad, transparencia y una gama de otras propiedades. Los materiales PolyJet suelen costar $200 a $500 por kilogramo.

FDM vs. PolyJet: Comparación de aplicaciones de producto

FDM es la opción de bajo costo adecuada para componentes robustos y simples. Sus modelos no pueden usarse para evaluación mecánica fina, pero las impresiones pueden ser valiosas como representaciones de prototipos de piezas más gruesas y simples. PolyJet es más costoso y se adapta a usos de ingeniería y cosméticos como: comprobaciones de diseño previas a utillaje, validación de agarres/sobremoldeo, pruebas de flexión y características de ensamblaje. Si se acaban a mano y pintan, las piezas PolyJet pueden sustituir a piezas cosméticas y funcionales para pruebas y series de venta.

FDM vs. PolyJet: Comparación de volumen de impresión

El rango de volúmenes de construcción para FDM es impresionante. La mayor máquina FDM (la Terabot) puede imprimir hasta un metro cúbico. La mayor máquina PolyJet tiene una mesa de 1000 x 800 mm y una altura de construcción de 500 mm.

FDM vs. PolyJet: Comparación de acabado superficial

Las piezas FDM muestran escalones de capa visibles en la dirección Z, cada uno generalmente de 0.2 a 0.5 mm de altura. Esto produce una superficie rugosa, aún más evidente en superficies curvas. Las piezas PolyJet también muestran escalones Z visibles, pero de entre 16 y 45 micras de altura, menos de 1/10 del tamaño de paso de FDM. Operaciones de acabado manual como lijado e incluso pulido pueden producir acabados superficiales muy lisos (hasta transparencia nivel lente).

FDM vs. PolyJet: Comparación de costes

Tanto el equipo como el material de impresión para FDM son mucho más baratos que para PolyJet. El proceso de este último también desperdicia hasta un 20-40% de su resina. Las piezas FDM son producidas por muchos proveedores competidores, por lo que los precios son consistentemente bajos. Las piezas PolyJet son más costosas, lo que las hace una opción razonable solo cuando se requiere la máxima calidad o el detalle más fino.

¿Cuáles son las similitudes entre FDM y PolyJet?

1. FDM y PolyJet comparten el mismo principio de estratificación en el eje Z usando un mecanismo de transporte ortogonal.
2. Ambas ofrecen una gama de propiedades de material que buscan representar las de piezas manufacturadas. Las piezas FDM gruesas son fuertes en los ejes X-Y pero más débiles en Z debido a la fusión imperfecta entre capas. Las piezas PolyJet son igualmente resistentes en todos los ejes por la naturaleza de la aplicación del material.
3. Ambos sistemas son aptos para oficina. Las máquinas requieren un entorno de temperatura estable y buena ventilación.

¿Qué otras comparaciones existen para FDM además de PolyJet?

Las siguientes tecnologías de impresión 3D también son comparables a FDM:

1. FDM vs. FFF: FFF (fabricación por filamento fundido) es un análogo cercano de FDM en que usa un filamento calentado extruido para construir capas del modelo, basándose en fusión parcial para unir los filamentos. La falta de cámara de impresión calentada es la principal diferencia, lo que hace que los modelos FFF sean propensos a tensiones residuales y warping. Para más información, vea nuestra guía completa sobre FDM vs. FFF.
2. FDM vs. SLS: SLS (sinterizado selectivo por láser) usa algunos de los mismos polímeros comunes (como nailon) que FDM. Pero el material SLS se suministra en polvo. Para construir la pieza, un láser funde y sinteriza selectivamente el polvo. Para más información, consulte nuestra guía completa sobre SLS vs. FDM.
3. FDM vs. LOM: LOM (fabricación de objetos laminados) produce modelos de resolución similar a FDM pero pueden ser más resistentes debido a baja porosidad y gran unión entre capas.

¿Qué otras comparaciones existen para PolyJet además de FDM?

La siguiente tecnología de impresión 3D es comparable a PolyJet:

• PolyJet vs. Multijet: La impresión Multijet (MJP) emplea la misma tecnología de inyección de tinta que PolyJet. Usa un cabezal que deposita materiales en capas sucesivas. Las principales diferencias surgen en las etapas de post-procesado. La eliminación de soportes en piezas PolyJet consta de varios pasos, incluyendo sistema de chorro de agua e inmersión en solución química. Multijetting, en cambio, solo requiere mantener las piezas en un horno para fundir la cera de parafina. Para más información, vea nuestra guía completa sobre PolyJet vs. Multijet.

Resumen

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Dean McClements

Dean McClements es graduado en Ingeniería Mecánica con honores y cuenta con más de dos décadas de experiencia en la industria manufacturera. Su trayectoria profesional incluye roles significativos en empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace y Hyster-Yale, donde desarrolló una profunda comprensión de los procesos e innovaciones de ingeniería.

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