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行业动态

哪种3D打印技术最适合您?

创建时间: 01/22/2019

3D打印的世界可能是一个令人困惑的地方。有无数类型的打印机和服务,它们之间的差异往往很复杂,很难理解。在比较不同的技术时,诸如“哪个更快”,“产生更好的结束”或“哪个更便宜”这样的简单问题通常会产生复杂的答案和合格的陈述列表。这可以使选择3D打印机成为令人生畏和令人沮丧的任务。让我们深入了解目前可用的六种主要3D打印技术,并尝试使情况更清晰一些。

SLA

在过去几年中,SLA(立体光刻设备)已经取得了相当大的增长,从FDM中占据了很大的市场份额。不久前,这项技术被认为价格昂贵且无法进入,但由于相关专利已经过期,价格已经下跌,现在它以合理的价格提供了高水准的精确度。

a large industrial SLA printer
大型工业SLA打印机

激光精度

SLA部件通过激光选择性地固化小面积树脂来生产。激光一次抽出一层,每层完成后,平台向上移动一级,然后继续进行。光束可以非常小,允许非常高的细节(尽管光束越小,构建时间越长)。 SLA版本不仅非常详细,而且非常流畅。

树脂

使人们脱离SLA的一个原因是树脂。 3D打印中使用的树脂具有中等毒性,需要非常小心地处理。它也有难闻的气味,需要在通风良好的房间使用。尽管SLA设备现在非常实惠,但树脂仍然非常昂贵,这增加了运行成本。大多数设备制造商坚持要求用户购买他们自己的专有树脂,这样可以避免购物以节省资金。

应用

SLA是一种功能多样的技术,具有广泛的工业应用。它最常用于快速原型制作,高精度也使其成为制造工具和模具的理想选择。由于可以使用的材料的限制,SLA不太适合生产消费品。大型生产运行也有点慢。


DLP

DLP(数字光处理)类似于SLA,因为部件是通过用激光固化树脂形成的。关键的区别在于,在DLP中,不是从每个层抽出窄光束,而是在一次曝光中固化整个层。

Close-up of the resin tray-DLP
树脂托盘的特写镜头

与SLA的差异

尽管在技术上与SLA非常相似,但使用DLP生产的零件看起来会有很大不同。 SLA可以产生更光滑的表面和更圆润的边缘,而DLP可以产生更多具有更高细节的纹理表面。这些特性是否被认为是优点或缺点取决于所生产的部件和所需的效果。 SLA产生更光滑表面的原因是激光头能够进行弯曲运动,平滑任何粗糙部分。在DLP中,使用微小镜子将激光引导到树脂上,并且每个镜子的尺寸决定像素尺寸。因此,在DLP中,使用正方形像素产生弯曲边缘,这使得不可能形成完美光滑的表面。然而,DLP中的像素尺寸通常小于SLA的激光点尺寸,因此在DLP中可以有更大程度的细节。

更适合密集的物体

因为每一层都是一次生成的,所以DLP通常比SLA更快也就不足为奇了。在部件非常密集的情况下,速度优势最大化。激光头需要很长时间才能使用窄光束绘制一个密集的物体,但在DLP中,整个层可以一次完成。然而,对于由许多薄或中空结构组成的复杂零件,SLA实际上可能更快。此外,还应注意,对于大而高度详细的部件,可能没有足够的像素来在整个层上实现全分辨率。

应用

DLP具有与SLA非常相似的应用程序集,并广泛用于快速原型设计。在决定SLA和DLP之间时,最重要的因素是生产的零件类型和所需的光洁度类型(见上文)。


SLS

与SLA和DLP一样,SLS(选择性激光烧结)也使用激光技术。然而,SLS不使用树脂,而是使用粉末材料,从而产生完全不同的特性。该粉末通过激光烧结(通过加热熔化),并且该部件在构建室内逐层构建。

Cleaning off excess powder-SLS
清除多余的粉末

复杂的设计,无需支撑

SLS打印的最大优势在于可以生产的设计的复杂性。与大多数其他类型的3D打印不同,SLS从不需要支撑结构,实际上可以生产任何形状。这是因为粉末腔室被完全填满,并且完成的部件将始终完全被未使用的粉末包裹。未烧结的粉末为部件可能包括的任何悬挂结构提供支撑。

令人难以置信的细节

SLS支持非常小的壁厚,可以实际上是纸张薄 - SLS打印机能够打印书本形状的零件,可以通过单独的页面轻弹。移动部件如旋转轮和工作铰链也可以直接从机器中取出。 SLS打印机最常使用尼龙材料,可生产坚固,坚固的部件,适合用作成品。

运行复杂且昂贵

缺点是设备体积大,价格昂贵,通常需要进行操作培训。粉末也很昂贵,使用起来很麻烦(任何时候都需要面罩)。重要的是要注意粉末腔必须始终完全填充在x和y轴上(在z轴上,它只需要填充到零件的高度)。这意味着如果你有一台大型机器并打印一个零件,就会有大量浪费的粉末。可以重复使用一些未烧结的粉末,但这会导致质量下降。因此,为了经济地使用SLS机器,最好在同一腔室中打印多个部件或打印占据x轴和y轴上大部分空间的宽部件。

应用

SLS非常适合生产功能部件,远远超过SLA和DLP。这是因为SLS支持更广泛的材料并具有极高的制造质量。 SLS打印机可以生产非常耐用的功能部件。该技术还非常适用于生产零件,机械接头和铰链的零件。


FDM

FDM(也称为FFF)是当今最普遍的3D打印形式。大多数桌面3D打印机使用FDM技术,由于其低成本和可访问性,它是业余爱好者和爱好者的首选。没有激光或树脂,打印机头只需移动,沉积少量熔融的热塑性塑料,迅速硬化,逐层构建一部分。

An FDM printer
一台FDM打印机

便宜又开朗

FDM最吸引人的特点是它便宜且易于使用。台式FDM打印机的售价仅为几百美元,并且非常紧凑,可以放入任何空间。它们基本上也是即插即用的,非常适合非专业人士使用。

低质量

然而,有一个很好的理由说它们如此便宜。在质量方面,FDM打印机甚至无法接近SLA。 FDM构造的细节受到喷嘴头尺寸的限制,喷嘴头的尺寸通常为0.4mm(比某些SLA打印机的激光点尺寸大十倍)。这导致大的层宽度,使得“阶梯”在表面上清晰可见。后处理可以在一定程度上缓解这种情况,但仍然远非理想。 FDM生产的零件也因翘曲而受到严重影响(随着热塑性塑料冷却和收缩,零件的形状会略微变差)

应用

FDM受到业余爱好者的欢迎,但它也广泛应用于工业领域。该技术非常灵活,支持多种材料,因此可用于各种行业,从汽车到科学。它非常适用于空间有限的实验室或工作站,或条件使树脂不实用的地方。构建质量可能不够完美,但对于许多行业而言,它可以以低成本完成工作而且没有复杂性。


PolyJet的

PolyJet 3D打印机与传统喷墨打印机具有很强的物理相似性,因此可以选择技术名称。 PolyJet具有与FDM相同的一些特性,但PolyJet在质量和灵活性方面处于不同的水平。

the-resemblance-to-inkjet-printers
与喷墨打印机的相似之处很强。在构建部件时,平台向下移动。

无与伦比的材料灵活性

PolyJet的主要优点是它可以同时使用多种材料和多种颜色进行打印。除了加入不透明和透明材料的混合物之外,可以印刷具有不同硬度和柔韧性的单个部件。这提供了所有其他3D打印解决方案难以匹配的灵活性。与喷墨打印机中的墨盒类似,PolyJet打印机使用通常直接从制造商处购买的材料墨盒,并且可以同时安装多个墨盒。

极端的细节

PolyJet打印机还能够生产出超薄0.01mm的超薄层。这优于此处描述的任何其他技术。分辨率也非常高,并且完成后几乎不需要后处理(除了移除支撑)。

最适合小零件

PolyJet的一个缺点是它在打印大型零件时非常慢。对于小部件(小于10-12厘米),该技术非常快(比SLA快得多),因为打印头没有很远的行程,但是较大的部件变得越大,头部必须行进越远,它越慢变。对于非常大的部件,速度可能无法忍受地缓慢。它也不是一种廉价的技术,机器通常比同类SLA或DLP型号贵得多,而且材料价格可高达4倍。

应用

PolyJet非常适合那些希望打印使用多种材料类型和颜色的小型,高品质零件的人士。因此,它特别适用于直接印刷消费品,并且该技术广泛用于绝对精度至关重要的医疗行业。 PolyJet不太适合快速原型制造,因为较高的成本和较大部件的构建时间较慢。


旧金山的Carbon在2014年宣布推出新的CLIP(连续液体界面制作)3D打印方法时引起轰动.CLIP承诺以前认为不可能的构建速度,3D打印的未来很可能属于这个惊人的新技术。就目前而言,CLIP的可用性有限,令人眼花缭乱的价格超出了大多数的手段。

A complex part emerging smoothly from the resin-CLIP
一种复杂的部分从树脂中顺利出现。

前所未有的速度

Carbon声称他们的M1和M2机器可以比传统的立体光刻机快100倍地打印部件,并且他们进行了演示,显示复杂的部件在几分钟内被打印出来。 CLIP最接近于DLP,但不是逐层固化,而是印刷是连续的,并且该部分似乎从树脂中神奇地出现。这是通过选择性地将树脂暴露于光而不是氧气来实现的,这加速了固化过程。虽然构建质量很好,但可能不如SLS和PolyJet好。应该注意的是,与除SLS之外的所有其他技术一样,使用CLIP生成的部件通常需要支撑。

天文定价

由于专利,唯一生产CLIP打印机的公司是Carbon,毫不奇怪,这项技术并不便宜。这让人联想到SLS的情况,直到2014年相关专利到期且竞争对手进入市场时,这种情况极其昂贵。目前,Carbon仅以非常昂贵的订阅模式提供他们的打印机。

应用

CLIP的主要特点是它的速度,因此它自然地为快速原型设计和缩短产品上市时间创造了奇迹。使用CLIP的公司经常从注塑成型转变,注塑速度较慢且缺乏快速3D打印的灵活性。

摘要

Technology Main Advantages Main Disadvantages Materials
SLA -High level of precision
-Good value for money
-Creates smooth, rounded surfaces
-Resin can be expensive and difficult to work with
-Slow, especially when printing in full detail
Photosensitive resins (ABS-like, PP-like, PE-like, PC-like)
DLP -Higher resolution than SLA
-Faster than SLA for some part types
-Quality restricted by pixel size
-Produces rough textures
-Problems associated with resin
Photosensitive resins (ABS-like, PP-like, PE-like, PC-like)
SLS -No support structures required
-Produces strong, high-quality parts
-Miniscule layer thickness
-Equipment is complex and expensive
-Powder must fill the build chamber
Wide choice (nylon, polystyrenes, metal, rubber-like, many others)
FDM -Cheap
-Very easy to use
-Lack of detail
-Staircase texture
-Warping
Wide choice (nylon, ABS, PLA, PC, PC-ABS, others)
PolyJet -Supports mix of colors in one part
-Supports mix of colors in one part
-Very fine resolution
-Slow when printing large parts
-Equipment is expensive
Wide choice (digital ABS, bio-compatible, rubber-like, transparent, many others)
CLIP Incredibly fast Prohibitively expensive Special photosensitive resins


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