یک نگاه ساده به تفاوت های این دو تکنولوژی پرینت سه بعدی
در روش پرینت سه بعدی FDM، دستگاه با یه فیلامنت پلیمری کار میکنه؛ یعنی لایه به لایه همون فایل سه بعدی رو مثل «نقاشی کردن» با پلاستیک ذوبشده میسازه. هر لایه یه کم گرم میشه تا به لایه قبلی بچسبه.
اما PolyJet یه داستان دیگهست؛ این روش میاد هر لایه رو مثل پرینتر جوهرافشان «پرینت» میکنه، با این تفاوت که بهجای جوهر، از رزینهای خاص استفاده میکنه. بعد هم با نور UV همون لحظه رزین رو کامل خشک و سفت میکنه.
یکی از مهمترین تفاوتها هم جنس مواد مصرفیه:
در FDM از پلاستیکهای معمولی استفاده میشه، ولی PolyJet این مواد رو با انواع رزین شبیهسازی میکنه و خب همین باعث میشه هزینهاش خیلی بالاتر دربیاد.
FDM از نظر دقت پرینت یه محدودیت داره: قطر فیلامنت. اما PolyJet فقط به رزولوشن هد پرینت وابستهست، برای همین جزئیات خیلی ریزتر و چندین برابر دقیقتر از FDM میسازه.
در ادامه این مقاله شباهتها و تفاوتهای هر دو روش بررسی میشه و در نهایت هم چند جایگزین دیگه برای این دو تکنولوژی معرفی میشه. با ما همراه باشید.
تعریف FDM و مقایسه آن با PolyJet
تکنولوژی FDM اولینبار سال ۱۹۸۸ توسط «اسکات کرامپ» معرفی شد. توی این روش، یه فیلامنت پلاستیکی داخل هد دستگاه گرم میشه. دما طوری کنترل میشه که پلاستیک نه کاملاً روان باشه، نه خیلی سفت در حدی که مثل ژل از نازل بیرون بیاد و به لایه قبلی بچسبه.
هد پرینت هم روی صفحه در محورهای X و Y حرکت میکنه و این رشته ژلی رو بهصورت یک خط پیوسته روی هم میذاره. رشتهها به هم جوش میخورن، اما حتی بهترین دستگاهها هم نمیتونن porosity یا همگن نبودن کامل مواد رو بهطور کامل از بین ببرن.
FDM عملاً با پرینت پشتسرهم لایههای دوبعدی، در نهایت یک مدل سه بعدی میسازه. نازل هم طوری حرکت میکنه که لایهها مرتب و دقیق روی هم قرار بگیرن. یکی از برگهای برنده FDM در مقایسه با PolyJet، هزینه مواد و قیمت پرینتر سه بعدی هست. معمولاً فیلامنت FDM تقریباً یکدهم رزینهای PolyJet قیمت داره و خود دستگاهها هم سه تا پنج برابر ارزونتر هستن.
مزایای FDM نسبت به PolyJet
به چند مورد مهم اشاره میکنیم:
- مواد مصرفی FDM خیلی ارزونتره.
- اگر رزولوشن رو پایین بگیریم، سرعت ساخت بیشتر میشه.
- اتلاف مواد توی FDM خیلی کمتره.
- نگهداری و سرویس دستگاههای FDM سادهتر و کمهزینهتره.
معایب FDM نسبت به PolyJet
در کنار مزایا، چند نقطهضعف هم وجود داره:
- دقت پرینت FDM در هر سه محور کمتره.
- لایهها کاملاً با هم ادغام نمیشن، برای همین قطعهها نسبت به PolyJet ضعیفترن و استحکامشون در جهتهای مختلف یکسان نیست.
- از نظر ظاهری، چون رزولوشن پایینتره، سطح کار تمیز و شفاف PolyJet رو نداره.
- بهخاطر همین دقت پایینتر، جزئیات خیلی ریز یا حذف میشن یا اصلاً درست ساخته نمیشن.
تعریف PolyJet و مقایسه آن با FDM
تکنولوژی PolyJet در سال ۱۹۹۸ توسط شرکت Objet Geometries معرفی شد. توی این روش، دستگاه یه لایه از رزین فوتوپلیمر مایع رو با یه هد شبیه پرینتر جوهرافشان پاشش میکنه و همون لحظه با نور UV سفتش میکنه. چون قطر هر قطره خیلی کوچیکه، PolyJet میتونه جزئیات ریز و ظریف رو خیلی دقیق بسازه.
یه نکته جذابش اینه که دستگاه میتونه چند نوع رزین رو همزمان بزنه، مثلاً رزین سفت و رزین لاستیکی رو با نسبتهای مختلف قاطی کنه یا حتی یه قطعه رو در حین ساخت «اوورمولد» کنه و بخش نرم و سفت رو یکجا بسازه.
در مقایسه با FDM، قطعات پرینتشده با PolyJet هم سطح صافتری دارن و هم جزئیات ظریفتری رو نشون میدن.
🔥🔥🔥 با دیدن ویدیوهای قطعات ساخته شده با پرینتر سه بعدی تری دی پارسی میتونید با جزئیات بیشتری از این تکنولوژی آشنا بشید!
مزایای PolyJet نسبت به FDM
چند مورد مهم:
- سطح قطعات پرینت شده خیلی صافتر و شیکتر از خروجی FDM هست.
- هد PolyJet میتونه با انواع رزینها کار کنه. از رزینهای سفت گرفته تا لاستیکی و حتی شفاف.
- رزولوشن PolyJet تا حدود ۱۰ برابر بیشتره و همین باعث میشه جزئیات ریز بدون مشکل ساخته بشن.
- مدلهای PolyJet راحت با چسبهای فوری (مثل چسب ۱۲۳) تعمیر میشن.
معایب PolyJet نسبت به FDM
در کنار مزایا، چند ضعف هم داره:
- دستگاههای PolyJet خیلی گرونن و نگهداریشون هم دردسر بیشتری داره.
- مواد مصرفی رزینی گرون هستن و موقع تمیزکاری هد، مقدار زیادیشون دور ریخته میشه.
- قطعات ساختهشده معمولاً تحمل دمای بالا رو ندارن و حتی در دمای اتاق هم ممکنه تحت فشار تغییر شکل بدن.
جدول مقایسه FDM و PolyJet
| ویژگی | FDM | PolyJet |
|---|---|---|
| هزینه مواد | حدود ۱۰ تا ۵۰ دلار برای هر کیلو | حدود ۲۰۰ تا ۵۰۰ دلار برای هر کیلو |
| حداکثر دقت چاپ | بین ۵۰ تا ۵۰۰ میکرون | بین ۱۶ تا ۴۵ میکرون |
| هزینه خرید دستگاه | حدود ۵۰ تا ۲۵۰ هزار دلار | حدود ۱۹ هزار تا ۷۰۰ هزار دلار |
| نگهداری راحت | بله | نه |
| چاپ جزئیات ریز | خیر | بله |
| اتلاف مواد کم | بله | نه |
FDM در برابر PolyJet: مقایسه دو تکنولوژی
- FDM یک روش سادهست که بیشتر «شکل کلی» مدل سه بعدی رو تحویل میده.
- در مقابل، PolyJet خیلی دقیقتر کار میکنه و میتونه جزئیات ریز و اندازههای دقیق رو بسازه.
- FDM کمکم به سقف توانایی دقت خودش رسیده، چون هرچی دقتش بالاتر بره، زمان پرینت خیلی طولانی و غیرقابلاستفاده میشه.
- اما PolyJet هنوز به آخر خط نرسیده و هر سال دقتش بیشتر میشه.
مقایسه از نظر مواد مصرفی
- FDM با پلاستیکهای معمولی کار میکنه. برای عوض کردن جنس ماده هم معمولا فقط کافیه تنظیمات دستگاه رو تغییر بدی. قیمت فیلامنت هم معمولاً بین ۱۰ تا ۵۰ دلار برای هر کیلوئه.
- اما PolyJet از رزینهای خاص و ترکیبی استفاده میکنه، رزینهایی که میتونن شفاف باشن، انعطافپذیر باشن یا مقاومت بیشتری داشته باشن. قیمت این رزینها معمولاً ۲۰۰ تا ۵۰۰ دلار برای هر کیلوئه.
مقایسه از نظر کاربرد
FDM گزینه ارزون و مناسب قطعات ساده و محکمه. اما برای قطعاتی که نیاز به بررسی دقیق مکانیکی دارن مناسب نیست. بیشتر برای نمونهسازیهای ابتدایی و بخشهای ضخیم و ساده کاربرد داره.
اما PolyJet گرونتره و برای کارهای مهندسی دقیق و مدلهای ظاهری (Cosmetic) خیلی بهتره. مثل:
- بررسی طراحی قبل از قالبگیری
- تست بخشهای نرم و سخت کنار هم (مثل گریپ و اورمولد)
- تست خمشدن یا جفتشدن قطعات
اگر بعدش این قطعات رو سمباده بزنی و رنگ کنی، حتی میتونن جایگزین قطعات واقعی برای نمونه اولیه فروش بشن.
مقایسه از نظر حجم پرینت
- FDM از نظر سایز پرینت کنندهها دست بالا رو داره.
- بزرگترین دستگاه FDM (Terabot) میتونه تا یک متر مکعب پرینت کنه!
- بزرگترین PolyJet حدود ۱۰۰۰ × ۸۰۰ میلیمتر با ارتفاع ۵۰۰ میلیمتر ظرفیت داره.
مقایسه از نظر کیفیت سطح
- قطعات FDM معمولاً پلهپلههای واضحی روی سطح دارن (در حد ۰.۲ تا ۰.۵ میلیمتر)، مخصوصاً روی سطوح منحنی.
- PolyJet هم پلههای Z داره، ولی خیلی ریز، در حد ۱۶ تا ۴۵ میکرون که تقریباً یکدهم FDM هست.
- با کمی پرداختکاری (سمباده یا پولیش)، حتی میشه سطح شفاف شبیه لنز ساخت.
🔥🔥🔥 همچنین میتونید با مطالعه ۸ نوع فرآیند پرینت سه بعدی به طور کلی با چند نوع دیگر پرینت سه بعدی هم آشنا بشید.
مقایسه قیمت کلی
- چه دستگاه، چه مواد، همهچیز در FDM خیلی ارزونتر از PolyJet هست.
- PolyJet علاوه بر گرون بودن، بین ۲۰ تا ۴۰ درصد مواد رو هم هدر میده.
- FDM چون تولیدکننده زیاد داره، قیمتهاش همیشه رقابتی و پایین نگه داشته میشه.
- PolyJet بیشتر زمانی انتخاب میشه که کیفیت خیلی بالا یا جزئیات فوقالعاده دقیق لازم باشه.
کریستین تسو- ران:
«واقعاً سخته دو تکنولوژی پیدا کنیم که کمتر از FDM و PolyJet به هم شباهت داشته باشن! معمولاً PolyJet برای نمونههای دقیق و قطعات ظریف که قرار نیست خیلی تحت فشار باشن عالیه؛ اما FDM برای ساخت قطعات بزرگ با پلاستیکهای صنعتی گزینه ایدهآلتریه.»
شباهت های FDM و PolyJet
با اینکه خیلی با هم فرق دارن، اما چند نقطه مشترک هم بینشون هست:
- هر دو از پرینت لایه به لایه در محور Z استفاده میکنن و سیستم حرکتیشون مشابه پرینترهای معمولی و ортگوناله.
- هر دو مجموعهای از مواد با خواص مختلف ارائه میدن تا بتونن حس و حال قطعه تولیدی نهایی رو شبیهسازی کنن.
- قطعات ضخیم FDM تو محور X-Y قویاند ولی در محور Z ضعیفتر هستن چون لایهها کاملاً با هم یکی نمیشن.
- اما قطعات PolyJet تقریباً در همه جهات قدرت مشابهی دارن چون نحوه اعمال رزین یکنواختتره.
- هر دو برای محیطهای اداری مناسبن، فقط نیاز به دما و تهویه پایدار دارن.
چه تکنولوژی های دیگه ای شبیه FDM هستن؟
سه روش پرینت سه بعدی زیر بیشترین شباهت رو به FDM دارن:
FDM در برابر FFF
FFF تقریباً همون FDM هست؛ هر دو فیلامنت داغشده رو اکسترود میکنن.
فرق اصلی اینه که FFF معمولاً چمبر گرم نداره، برای همین قطعاتش بیشتر دچار تنش و تاببرداشتگی میشن.
FDM در برابر SLS
SLS هم از پلیمرهای رایج (مثل نایلون) استفاده میکنه، ولی بهجای فیلامنت از پودر استفاده میشه.
ساخت قطعه با ذوب انتخابی پودر توسط لیزر انجام میشه.
FDM در برابر LOM
LOM از نظر دقت تقریباً مثل FDM هست، اما چون لایهها بهتر به هم میچسبن و پوکی کمتره، قطعاتش معمولاً محکمتر درمیان.
چه تکنولوژی دیگه ای شبیه PolyJet هست؟
PolyJet در برابر MultiJet (MJP)
هر دو از روش پاشش رزین توسط هد جوهرافشان استفاده میکنن.
تفاوت اصلیشون در مرحلهی پسپرداخت (Post-Processing) هست:
PolyJet برای جدا کردن ساپورت چند مرحله لازم داره: واترجت، مواد شیمیایی و تمیزکاری اضافه.
اما در MultiJet فقط کافیه قطعه توی یه فرآیند حرارتی قرار بگیره تا واکس ساپورت آب بشه و جدا شه.
همچنین بخوانید: تفاوت پرینتر سه بعدی با دستگاه ماشین کاری CNC
جمع بندی
در یک نگاه کلی، FDM و PolyJet دو دنیای کاملاً متفاوت در پرینت سه بعدی هستن.
FDM بیشتر روی سادگی، قیمت مناسب و ساخت قطعات بزرگ و مقاوم تمرکز داره. موادش ارزونه، دستگاههاش نگهداری آسونی دارن و برای نمونهسازیهای ابتدایی یا قطعات کاربردی و ضخیم بهترین گزینهست. البته از نظر دقت و کیفیت سطح، محدودیتهای خودش رو داره و نمیتونه جزئیات خیلی ریز رو بسازه.
در طرف مقابل، PolyJet روی دقت بالا، کیفیت سطح فوقالعاده و جزئیات ظریف تمرکز کرده. این تکنولوژی برای نمونههای مهندسی دقیق، قطعات ظاهری، مدلهای چندجنسه و تستهای طراحی گزینهای بینظیره. اما دستگاهها و موادش بسیار گرونترن و برای کاربریهای معمولی یا قطعات بزرگ، انتخاب اقتصادیای نیست.
اگه بخوای خیلی خلاصه بگیم:
- FDM = اقتصادی، ساده، مناسب قطعات بزرگ و کاربردی.
- PolyJet = دقیق، حرفهای، مناسب نمونههای ظریف و مدلهای ظاهرمحور.
انتخاب بین این دو، کاملاً به بودجه، نیاز دقت، نوع قطعه و هدف پرینت بستگی داره.
