如何正確選擇FDM 與 SLA 3D 印表機?(一)-馬路科技

馬路科技三維掃描儀 發佈 2022-12-02T18:03:59.826220+00:00

市場上有無數的 3D 列印技術和材料。最常用的 3D 列印技術是立體光刻 (SLA) 和熔融沉積建模 (FDM)。這些技術最初是在 1980 年代推出的,後來隨著材料、速度、尺寸和精度能力的增強而不斷改善。

市場上有無數的 3D 列印技術和材料。最常用的 3D 列印技術是立體光刻 (SLA) 和熔融沉積建模 (FDM)。這些技術最初是在 1980 年代推出的,後來隨著材料、速度、尺寸和精度能力的增強而不斷改善。需要注意的是,有多家製造商和供應商提供不同版本的 FDM 或 SLA 技術,並且每個製造商和供應商的方式都是獨一無二的。

什麼是 FDM 3D 列印?

熔融沉積成型 (FDM),也稱為熔絲製造 (FFF),是市場上最常見的 3D 列印技術。通常,FDM 印表機使用與熱塑性長絲兼容的單擠出機或雙擠出機進行操作。燈絲通過材料線軸加載到機器中,熔化並按照預定的引導路徑沉積到加熱的構建平台上。這些材料同時冷卻並相互粘附以創建3D部件。FDM 印表機有多種尺寸和材料兼容性,材料可能包括 ABS、ASA、PLA 等,較為先進的印表機會提供更堅固、更耐用的碳填充材料和尼龍材料。

優勢

與其他 3D 列印方法相比,FDM 相對便宜,並且在可重複性和材料強度方面結果穩定。此外,使用 FDM 進行後處理很簡單,而且大多數時候沒有危險。

弱點

通過擠出噴嘴使用熱塑性材料進行列印會帶來公差和精度方面的挑戰。與其他 3D 列印技術相比,FDM 可能會因材料的加熱和冷卻而留下層線或輕微的構建缺陷。

什麼是 SLA 3D 列印?

立體光固化成型技術 (SLA)於 1980 年代推向市場,並迅速被許多服務製造商和消費品公司採用。SLA 3D 印表機使用光聚合物代替燈絲,光聚合物是一種光敏材料,當暴露在光線下時會改變物理特性。SLA 不是使用擠出噴嘴,而是使用雷射通過稱為光聚合的過程將液態樹脂固化成物理部件。這種獨特的印刷工藝可實現具有各向同性和防水特性的更高精度的部件。光聚合物是熱固性材料,這意味著它們的反應不同於熱塑性塑料。

優勢

與替代技術相比,雷射技術有著較高的精確度,能夠列印具有更高精度的高公差零件。

弱點

SLA 在強度等方面表現較差,但 SLA 3D印表機材料經過精心設計,在某些情況下表現更好,但很難複製 ABS、尼龍和其他 FDM 細絲的相同機械性能。

FDM 與 SLA:選擇正確的技術

構建體積

找到能夠列印大型零件或需要足夠大的構建平台來進行多零件/小批量生產的印表機並不容易,因此確定需要多大的空間是很重要的。

由於印表機在三個維度上工作,因此 Z 軸高度很重要,可以在不同方向構建零件以優化強度或光潔度。比較技術時,要確定今天打算列印的零件類型,並主動計劃將來可能生產的零件。最常見的問題是印表機容量不足。

由於技術的性質,找到大幅面 SLA 3D 印表機是很難的。因為使用大桶液態樹脂會產生浪費。其次,單個零件的成本往往更高,因為材料會更貴。最後,雷射的精確定位當然有利於更高精度的部件,但這會導致更長的列印時間。

FDM 3D 列印是構建大型零件的最終選擇,並且已經存在了相當長的一段時間。FDM 的固有優勢表明,無論零件或構建平台大小如何,都更容易獲得可重複的結果,對材料的浪費也會少很多,生產大型或多件零件所需的時間比許多 SLA 的替代方案要短,假如要生產大型零件 FDM 是經濟實惠的選擇。

列印速度

在競爭激烈的商業和工業市場中,新產品開發和製造速度對於贏得早期用戶和市場份額至關重要。3D 列印可以在沒有操作員監督的情況下在夜間生產零件,這提供了這種優勢。在優先考慮 3D 列印速度的同時也要注意到零件的美觀或列印精度。

SLA 3D印表機由於能夠列印低至 25 微米層的雷射技術,其在零部件的外觀建構方面會優於 FDM。考慮零件尺寸精度有助於準確確定零件的列印方式。

FDM 技術通常能夠提供多種不同的噴嘴尺寸(0.6 毫米、1 毫米、2 毫米),這為工程師加快列印過程提供了一定的靈活性。與 SLA 相比,FDM 的速度更快,但較大的噴嘴尺寸會導致較厚的層線。所以必須考慮零件列印要求以及精度和速度之間的平衡。

材料

在整個原型開發過程中,要考慮測試和評估過程,也要考慮製作原型或生產與最終用途部件相同的需要,考慮是否需要列印擁有具有耐化學性的部件和靜電耗散優勢等。所以在確定合適的 3D 列印技術時,需要考慮很多因素,材料性能是十分重要的。

SLA 材料雖然整體缺乏強度,但非常適合小眾應用。例如,一些 SLA 材料具有生物相容性特性,結合高精度功能使其非常適合某些醫療設備原型製作和牙科用例。然而,SLA 材料很難滿足商業或工業要求所需的性能。

FDM 3D 印表機可以成為最終產品材料的生產機器。ABS、PLA 和尼龍等標準熱塑性塑料是工業領域中的主流,並且可用於大多數 FDM 技術平台。與 SLA 相比,FDM 的強度和耐久性更勝一籌。這改進了產品測試,將使工程師能夠更有信心更準確地推進新產品開發。

FDM 3D 列印技術與 SLA 相比具有獨特的優勢,因為它能夠構建具有不同密度的部件。在保留零件功能的同時,可以創建內部蜂窩結構以減輕整體重量和零件疲勞。

強度和耐久性

原型製作和產品驗證是需要進行多種測試的嚴格的過程,這些測試會對零件造成大量磨損。幾乎每個行業都需要確保產品性能,公司也需要對此進行投資。如前所述,FDM 材料的強度和耐用性優於 SLA。在 FDM 3D 印表機兼容的 ASA 材料具有紫外線抗性,是戶外應用(草坪護理、家庭設備等)的理想選擇,尼龍材料常用於需要持久耐用的汽車售後零件。

當原型或生產部件需要在惡劣環境中運行時,SLA 材料往往會降解、斷裂或變形,因為機械性能不能完全代表最終使用部件。在確定哪種技術適用於您的應用程式時,需要考慮這些部件將在哪種環境中運行。它在實驗室中可能看起來不錯,但它必須在現實世界中發揮作用。

精度和質量

精度和質量的需求凸顯了行業設計的需要。例如,那些在消費品和包裝行業經營的企業需要嚴格的公差,再不能犧牲精度的前提下,最終會運用注塑模具。擁有快速印表機或高級材料選項固然很好,但列印的部件需要符合設計意圖。

如果產品開發生命周期需要使用注塑成型的方法進行大規模製造,那麼使用SLA 是正確的選擇。但是,如果需要用於工業的高質量零件,可以考慮 FDM。例如,需要定製固定裝置在生產環境中發揮作用,無需十分美觀的清潔功能的情況。通過了解零件的設計意圖,您可以管理預期並確定適合您的 3D 列印技術。


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