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如何正确选择FDM 与 SLA 3D 打印机?(一)

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市场上有无数的 3D 打印技术和材料。最常用的 3D 打印技术是立体光刻 (SLA)熔融沉积建模 (FDM)。这些技术最初是在 1980 年代推出的,后来随着材料、速度、尺寸和精度能力的增强而不断改善。需要注意的是,有多家制造商和供应商提供不同版本的 FDM 或 SLA 技术,并且每个制造商和供应商的方式都是独一无二的。

什么是 FDM 3D 打印?

熔融沉积成型 (FDM),也称为熔丝制造 (FFF),是市场上最常见的 3D 打印技术。通常,FDM 打印机使用与热塑性长丝兼容的单挤出机或双挤出机进行操作。灯丝通过材料线轴加载到机器中,熔化并按照预定的引导路径沉积到加热的构建平台上。这些材料同时冷却并相互粘附以创建3D部件。FDM 打印机有多种尺寸和材料兼容性,材料可能包括 ABS、ASA、PLA 等,较为先进的打印机会提供更坚固、更耐用的碳填充材料和尼龙材料。

优势

与其他 3D 打印方法相比,FDM 相对便宜,并且在可重复性和材料强度方面结果稳定。此外,使用 FDM 进行后处理很简单,而且大多数时候没有危险。

弱点

通过挤出喷嘴使用热塑性材料进行打印会带来公差和精度方面的挑战。与其他 3D 打印技术相比,FDM 可能会因材料的加热和冷却而留下层线或轻微的构建缺陷。

什么是 SLA 3D 打印?

立体光固化成型术 (SLA)于 1980 年代推向市场,并迅速被许多服务制造商和消费品公司采用。SLA 3D 打印机使用光聚合物代替灯丝,光聚合物是一种光敏材料,当暴露在光线下时会改变物理特性。SLA 不是使用挤出喷嘴,而是使用激光通过称为光聚合的过程将液态树脂固化成物理部件。这种独特的印刷工艺可实现具有各向同性和防水特性的更高精度的部件。光聚合物是热固性材料,这意味着它们的反应不同于热塑性塑料。

优势

与替代技术相比,激光技术有着较高的精确度,能够打印具有更高精度的高公差零件。

弱点

SLA 在强度等方面表现较差,但 SLA 3D打印机材料经过精心设计,在某些情况下表现更好,但很难复制 ABS、尼龙和其他 FDM 细丝的相同机械性能。

FDM 与 SLA:选择正确的技术

构建体积

找到能够打印大型零件或需要足够大的构建平台来进行多零件/小批量生产的打印机并不容易,因此确定需要多大的空间是很重要的。

由于打印机在三个维度上工作,因此 Z 轴高度很重要,可以在不同方向构建零件以优化强度或光洁度。比较技术时,要确定今天打算打印的零件类型,并主动计划将来可能生产的零件。最常见的问题是打印机容量不足。

由于技术的性质,找到大幅面 SLA 3D 打印机是很难的。因为使用大桶液态树脂会产生浪费。其次,单个零件的成本往往更高,因为材料会更贵。最后,激光的精确定位当然有利于更高精度的部件,但这会导致更长的打印时间。

 FDM 3D 打印是构建大型零件的最终选择,并且已经存在了相当长的一段时间。FDM 的固有优势表明,无论零件或构建平台大小如何,都更容易获得可重复的结果,对材料的浪费也会少很多,生产大型或多件零件所需的时间比许多 SLA 的替代方案要短,假如要生产大型零件 FDM 是经济实惠的选择。

打印速度

在竞争激烈的商业和工业市场中,新产品开发和制造速度对于赢得早期用户和市场份额至关重要。3D 打印可以在没有操作员监督的情况下在夜间生产零件,这提供了这种优势。在优先考虑 3D 打印速度的同时也要注意到零件的美观或打印精度。

SLA 3D打印机由于能够打印低至 25 微米层的激光技术,其在零部件的外观建构方面会优于 FDM。考虑零件尺寸精度有助于准确确定零件的打印方式。

 FDM 技术通常能够提供多种不同的喷嘴尺寸(0.6 毫米、1 毫米、2 毫米),这为工程师加快打印过程提供了一定的灵活性。与 SLA 相比,FDM 的速度更快,但较大的喷嘴尺寸会导致较厚的层线。所以必须考虑零件打印要求以及精度和速度之间的平衡。

材料

在整个原型开发过程中,要考虑测试和评估过程,也要考虑制作原型或生产与最终用途部件相同的需要,考虑是否需要打印拥有具有耐化学性的部件和静电耗散优势等。所以在确定合适的 3D 打印技术时,需要考虑很多因素,材料性能是十分重要的。

SLA 材料虽然整体缺乏强度,但非常适合小众应用。例如,一些 SLA 材料具有生物相容性特性,结合高精度功能使其非常适合某些医疗设备原型制作和牙科用例。然而,SLA 材料很难满足商业或工业要求所需的性能。

FDM 3D 打印机可以成为最终产品材料的生产机器。ABS、PLA 和尼龙等标准热塑性塑料是工业领域中的主流,并且可用于大多数 FDM 技术平台。与 SLA 相比,FDM 的强度和耐久性更胜一筹。这改进了产品测试,将使工程师能够更有信心更准确地推进新产品开发。

FDM 3D 打印技术与 SLA 相比具有独特的优势,因为它能够构建具有不同密度的部件。在保留零件功能的同时,可以创建内部蜂窝结构以减轻整体重量和零件疲劳。

强度和耐久性

原型制作和产品验证是需要进行多种测试的严格的过程,这些测试会对零件造成大量磨损。几乎每个行业都需要确保产品性能,公司也需要对此进行投资。如前所述,FDM 材料的强度和耐用性优于 SLA。在 FDM 3D 打印机兼容的 ASA 材料具有紫外线抗性,是户外应用(草坪护理、家庭设备等)的理想选择,尼龙材料常用于需要持久耐用的汽车售后零件。

当原型或生产部件需要在恶劣环境中运行时,SLA 材料往往会降解、断裂或变形,因为机械性能不能完全代表最终使用部件。在确定哪种技术适用于您的应用程序时,需要考虑这些部件将在哪种环境中运行。它在实验室中可能看起来不错,但它必须在现实世界中发挥作用。

精度和质量

精度和质量的需求凸显了行业设计的需要。例如,那些在消费品和包装行业经营的企业需要严格的公差,再不能牺牲精度的前提下,最终会运用注塑模具。拥有快速打印机或高级材料选项固然很好,但打印的部件需要符合设计意图。

如果产品开发生命周期需要使用注塑成型的方法进行大规模制造,那么使用SLA 是正确的选择。但是,如果需要用于工业的高质量零件,可以考虑 FDM。例如,需要定制固定装置在生产环境中发挥作用,无需十分美观的清洁功能的情况。通过了解零件的设计意图,您可以管理预期并确定适合您的 3D 打印技术。

关于马路科技

马路科技成立于1996年,从逆向工程与快速原型应用整合,今日为华人市场上最专业的3D列印与3D扫描专家于各种产业。

马路科技陆续引进了工业设计(ID)、工业辅助检测(CAV)、雷射加工机设备、公仔设计服务、工程服务等的关键知识与技术。

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