FDM и SLA в 2019 году: сравним два самых популярных типа 3D-принтеров

Пост обновлен 9 окт. 2019 г.


В последние годы рынок 3D-печати испытал быстрые изменения. Высокопроизводительные настольные машины, превратились в незаменимые инструменты для бизнеса. После использования в качестве инструмента для создания прототипов и разработки продуктов, использование 3D-печати распространилось на производство, стоматологию, ювелирные изделия и многое другое.

Моделирование методом слитого осаждения (FDM) и стереолитография (SLA) являются двумя наиболее популярными технологиями 3D-печати на рынке. Обе технологии были адаптированы и усовершенствованы, что делает их более доступными, простыми в использовании и более функциональными.

В этом руководстве мы более подробно рассмотрим 3D-принтеры FDM и SLA, а также их сравнение с точки зрения качества печати, материалов, рабочего процесса, скорости, затрат и т. д., Чтобы помочь вам решить, какой метод идеально подходит для вашего бизнеса.


Что такое 3D-печать методом плавленного осаждения (FDM)?

Моделирование методом наплавки является наиболее широко используемой технологией 3D-печати на уровне потребителей. FDM работает путем экструзии термопластов, таких как ABS, PLA, через нагретую насадку, плавления материала и нанесения пластика слой за слоем на строительную платформу. Каждый слой укладывается по одному, пока деталь не будет готова. Эти типы 3D-принтеров хорошо подходят для базовых моделей, проверки концепции, а также для быстрого и недорогого создания прототипов.

Что такое стереолитография (SLA)?

Стереолитография была первой в мире технологией 3D-печати, изобретенной в 1980-х годах, и до сих пор остается одной из самых популярных технологий для профессионалов. SLA использует лазер для отверждения жидкой смолы в затвердевшую пластмассу в процессе, называемом фотополимеризацией.

3D-принтеры SLA стали чрезвычайно популярными благодаря своей способности производить высокоточные, изотропные и водонепроницаемые прототипы и детали из самых современных материалов с прекрасными характеристиками и гладкой поверхностью. Смолистые составы SLA предлагают широкий спектр оптических, механических и термических свойств, соответствующих свойствам стандартных, технических и промышленных термопластов.

SLA - отличный вариант для высокодетализированных прототипов, требующих жестких допусков и гладких поверхностей, таких как формы, узоры и функциональные детали. SLA широко используется в различных отраслях промышленности: от машиностроения и проектирования изделий до производства, стоматологии, ювелирных изделий, создания моделей и образования.


Сравнение технологий 3D-печати FDM и SLA

Качество и точность печати

Когда процессы 3D-печати производят детали слой за слоем, каждый слой также вносит возможность неточности. Процесс формирования слоев влияет на качество поверхности, уровень точности, а следовательно, и на общее качество печати.

3D-принтеры FDM формируют слои путем нанесения линий расплавленного пластика. При этом процессе разрешение детали определяется размером сопла экструдера, и между закругленными линиями возникают пустоты, когда сопло осаждает их. В результате слои могут не полностью прилипать друг к другу, слои, как правило, хорошо видны на поверхности, и в процессе отсутствует способность воспроизводить сложные, мелкие детали, которые могут предложить другие технологии.

В 3D-печати SLA, жидкая смола отверждается высокоточным лазером для формирования каждого слоя, что позволяет получать более мелкие детали и является более надежным для многократного достижения высококачественных результатов. В результате, SLA 3D-печать известна своими прекрасными характеристиками, гладкой поверхностью, высочайшей точностью деталей.


Детали SLA имеют острые края, гладкие поверхности и минимальные видимые линии слоев. Этот пример части был напечатан на настольном 3D-принтере Formlabs Form 3.

Использование света вместо тепла для печати - это еще один способ, которым машины SLA гарантируют надежность. При печати деталей при температуре, близкой к комнатной, они не страдают от теплового расширения и артефактов сжатия, которые могут возникнуть в процессе печати FDM.

В то время как FDM создает механическую связь между слоями, 3D-принтеры SLA создают химические связи путем поперечной сшивки фотополимеров между слоями, в результате чего получаются полностью плотные, водонепроницаемые и воздухонепроницаемые детали. Эти связи обеспечивают высокую степень боковой прочности, что приводит к изотропным деталям, а это означает, что прочность деталей не изменяется с ориентацией. Это делает SLA особенно идеальным для машиностроения и производства, где важны свойства материала.

Благодаря высокоточному лазеру 3D-принтеры SLA лучше подходят для изготовления сложных деталей (деталь FDM слева, деталь SLA справа)

Материалы

3D-принтеры FDM работают с рядом стандартных термопластов, таких как ABS, PLA и их различными смесями. Популярность FDM в пространстве для любителей привела к изобилию вариантов цвета. Существуют также различные экспериментальные смеси нитей для создания деталей с поверхностью, подобной дереву или металлу.

Инженерные материалы, такие как нейлон, PETG, PA или TPU и высокопроизводительные термопластики, такие как PEEK или PEI, также доступны, но часто ограничиваются избранными профессиональными принтерами FDM, которые их поддерживают.

Нити FDM предлагают различные варианты цвета. (источник: All3DP.com)

Смолы SLA обладают преимуществом широкого спектра конфигураций составов : материалы могут быть мягкими или твердыми, сильно заполненными материалами, такими как стекло и керамика, или наполненными механическими свойствами, такими как высокая температура отклонения тепла или ударопрочность. Различные составы смол предлагают широкий спектр оптических, механических и термических свойств, чтобы соответствовать свойствам стандартных, технических и промышленных термопластов.

В некоторых случаях именно эта комбинация универсальности и функциональности приводит к тому, что компании изначально внедряют SLA.

Рабочий процесс и простота использования

Рабочий процесс для 3D-печати FDM и SLA состоит из трех этапов: проектирование, 3D-печать и постобработка.

Во-первых, используйте любое программное обеспечение САПР или данные 3D-сканирования для разработки модели и экспортируйте ее в формат файла 3D-печати (STL или OBJ). Затем для 3D-принтеров требуется программное обеспечение, чтобы указать параметры печати и разбить цифровую модель на слои для печати.

Недорогие 3D-принтеры FDM или SLA часто требуют многочасовой настройки и экспериментов, чтобы набрать правильные параметры печати. Тем не менее, результаты могут меняться с каждым новым дизайном или материалом, и вероятность неудачных отпечатков остается высокой. Это не только задерживает проекты, но также может привести к сбоям, которые требуют длительного процесса очистки.

Профессиональные 3D-принтеры SLA и FDM поставляются с собственным фирменным программным обеспечением и предустановленными настройками для каждого материала, которые были тщательно протестированы для обеспечения максимальной скорости печати.

Как только начинается процесс печати, большинство 3D-принтеров могут работать без присмотра даже в течение ночи, пока печать не будет завершена. Усовершенствованные 3D-принтеры SLA, такие как Form 3, предлагают систему картриджей, которая автоматически заправляет материал.

Последний этап рабочего процесса - постобработка. Детали SLA требуют промывки изопропиловым спиртом (IPA) или альтернативными растворителями для удаления любой неотвержденной смолы с их поверхности. Используя стандартный рабочий процесс, это включает в себя сначала удаление частей со строительной платформы, а затем вымачивание их вручную в ванне для удаления избытка смолы.

Профессиональные решения, такие как Form Wash, автоматизируют этот процесс. Детали можно перенести непосредственно из принтера в Form Wash, которая перемешивает растворитель вокруг деталей, чтобы очистить их, и автоматически поднимает детали из спиртовой ванны по окончании процесса.

После того, как промытые детали высохли, некоторые материалы SLA требуют последующего отверждения - процесса, который помогает деталям достичь максимально возможной прочности и стабильности.

Преимущество процесса FDM состоит в том, что он не требует очистки.

Как в процессах FDM, так и в SLA используются вспомогательные структуры для облегчения 3D-печати более сложных конструкций, и их удаление представляет собой последний этап постобработки.

Опоры на деталях FDM необходимо отрывать вручную или растворять в воде, в зависимости от материала опоры.

Затраты и возврат инвестиций

Одним из главных преимуществ FDM-принтеров является низкая стоимость оборудования. Имея принтеры начального уровня всего за несколько сотен долларов, любители и малые предприятия могут попробовать FDM, чтобы узнать, стоит ли добавлять 3D-печать в свой набор инструментов. Для тех, кто не знает, с чего начать, низкая цена машины FDM начального уровня часто бывает достаточно убедительной, чтобы оправдать покупку. Тем не менее, эти недорогие решения FDM могут быть ненадежными и часто требуют эксперта, чтобы продолжать работать в долгосрочной перспективе.

Профессиональные настольные FDM-принтеры более просты в использовании и более приспособлены для бизнеса, а цены варьируются от 2000 до 8000 долларов США. Эти 3D-принтеры обычно обеспечивают более высокую надежность, более высокое качество печати и большие объемы сборки. Хотя эти машины подходят для производства функциональных деталей, конкуренция в этой ценовой категории является жесткой, поскольку машины SLA предлагают более широкий спектр применений и более качественные отпечатки.

3D-принтеры SLA так же могут предложить более дешевую продукцию, но также как и принтеры FDM начального уровня не могут гарантировать надежность и хорошее качество печати. Профессиональные - начинаются с 3000 долларов.

С точки зрения материалов, волокна FDM также относительно дешевы по сравнению с материалами для других методов 3D-печати. Стандартные ABS, PLA и их различные смеси обычно стоят около 50 долларов США / кг, в то время как специальные нити для технических применений могут стоить 100-150 долл. США / кг. Растворимые вспомогательные материалы для 3D-принтеров FDM продаются за 100-150 долл. США / кг. Для сравнения, большинство стандартных и инженерных смол для 3D-принтеров SLA стоят 149-200 долл. / л.

Затраты на оплату труда являются часто забываемой частью уравнения. Для простых деталей, которые не требуют поддержки для печати, FDM почти не требует постобработки. Распечатки FDM с поддержками, требующие высококачественной поверхности, нуждаются в длительной ручной последующей обработке.

Детали SLA требуют мойки и, в зависимости от материала, также и последующего отверждения, но оба эти процесса в основном можно автоматизировать с помощью аксессуаров, чтобы минимизировать трудозатраты. Поддерживаемые распечатки SLA требуют лишь небольшого количества шлифования для удаления следов опор и достижения высококачественной поверхности.

Скорость печати

Машины FDM могут печатать более толстыми слоями и, как правило, используют более низкое заполнение, что приводит к быстрой 3D-печати. У FDM также меньше шагов постобработки для простых деталей. В зависимости от проекта это означает, что отпечатки готовы к использованию вскоре после их завершения. Это идеально подходит для таких приложений, как быстрое создание прототипов, где оно позволяет пользователям быстро оценить успех и перейти к другой печати или проекту.

Но преимущество скорости FDM в настоящее время уменьшается с введением более быстрых материалов для печати SLA, таких как Draft Resin, которая печатает на 40% быстрее, чем 3D-принтеры FDM. С высотой слоя в 300 микрон, Draft Resin достаточно точна, чтобы удовлетворить потребности в прототипировании, обеспечивая при этом более быстрые итерации дизайна. Модели, которые занимают весь объем сборки принтера SLA, могут печатать на стандартных материалах до 20 часов и могут потребовать печати в течение ночи. Печать той же детали на 300-микронных слоях с помощью Draft Resin занимает менее шести часов.

Скорость печати для FDM и SLA становится сопоставимой при печати на одинаковой высоте слоя. Но обратите внимание, что деталь, напечатанная на 100-микронных слоях на FDM-принтере, сильно отличается от детали, напечатанной на 100-микронных слоях на SLA-принтере, из-за способа построения слоев. Для достижения сопоставимого качества с деталями FDM потребуется меньшая высота слоев - в два-четыре раза больше времени печати - или значительная и длительная последующая обработка для улучшения качества поверхности.


Объем сборки

Одной из областей, где традиционно доминировал FDM, был объем сборки. Из-за различий в технологии разработка более крупных машин FDM менее сложна.

Инвертированный процесс SLA, стоящий за настольными SLA-принтерами, снижает занимаемую площадь и стоимость, но повышенные усилия отслаивания создают ограничения для материалов и объема сборки, а более крупные детали требуют надежных опорных структур для успешной печати.

С внедрением процесса печати с использованием стереолитографии низкой силы (LFS), Formlabs полностью переработал подход к 3D-печати на основе смолы, чтобы значительно уменьшить усилия, воздействующие на детали во время процесса печати. Равномерное линейное освещение и низкое усилие от гибкого резервуара означают, что технология стереолитографии с низким усилием может плавно масштабироваться до более широкой области печати, построенной вокруг того же мощного механизма печати.

Сравнение FDM и SLA бок о бок

Каждая технология 3D-печати имеет свои сильные и слабые стороны и требования и подходит для различного использования. В следующей таблице приведены некоторые ключевые характеристики:


Совместное использование 3D-принтеров FDM и SLA

Сравнив две технологии, мы можем сделать вывод, что принтеры FDM и SLA имеют схожие, часто дополняющие друг друга функции. Но два типа 3D-принтеров не всегда конкурируют; многие предприятия используют как FDM, так и SLA машины вместе друг с другом.

Как FDM, так и SLA 3D-печать обычно используются в производстве для создания приспособлений и других инструментов. FDM лучше подходит для больших и простых деталей, а SLA - лучшее решение для сложных, высокоточных инструментов и пресс-форм.

Многие учебные заведения начинают с FDM-печати, поскольку ее низкая стоимость идеально подходит для студентов, которым нужны быстрые черновики и некоторый практический опыт работы с технологией. SLA является предпочтительным выбором для многих технических школ, университетов, исследовательских институтов, а также для стоматологического и ювелирного образования из-за более высокого качества и более широкого спектра использования.


Оригинал статьи по ссылке.

Просмотров: 179

Оборудование

Сервис

Информация 

Дополнительно 

  • ​Производители

  • Для бизнеса

  • Поставщикам

  • Сравнение

Яндекс деньги

Оплата на карту

Pay Pal

Qiwi

Приват 24 Оплата частями

© 2017-2020 ТОВ "3Д Сервис"

ЕГРПОУ 42859241

3D Service LLC