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FDMvsSLAvsSLSvsPolyjet 3D打印机技术原理对比

FDMvsSLAvsSLSvsPolyjet 3D打印机技术原理对比


3D打印可降低成本、节省时间、不受产品结构限制、相比传统工艺,好处优点多多。从概念模型和功能原型、治具、夹具或甚至最终使用的部件制造,3D打印都可以提供通解决方案。但是面对市面上琳琅满目的3D打印设备,到底哪种3d打印技术、哪种材料适合您的特定应用?成本和投资回报又是如何的?本文介绍了目前最常用到打印塑料的三种3D打印技术:熔融沉积成型(FDM)、光固化成型(SLA),和选择性激光烧结(SLS)。



一、熔融沉积成型技术 (FDM)

FDM技术原理是通过喷头挤出加热融化的塑料丝,在成型域中按层堆积,打印零件。FDM的材料一般都是热塑性塑料,如ABS, PC-ABS,尼龙等。该技术非常适合工程产品研发及生产、像基本的概念验证模型、零件、工具的加工制作;例如自动化生产线的定制化零配件、飞机排期管道、工装工具等。

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与SLA、SLS、Polyjet相比,FDM的精度和分辨率最低。FDM打印出来的模型表面往往具有可见性的条纹纹理,想要获得更高品质的光滑表面,后面需要通过化学和机械抛光后处理才能获得。但其打印生产的零件是所有技术中具有出色的机械特性,其强度类似于注塑成型零件。



 
二、光固化成型技术(SLA)

SLA 使用紫外(UV)激光束将液体的树脂材料固化成模型, 这⼀过程称为光聚合。SLA技术打印出来的模型具有高分辨率、高精度、高清晰的细节和光滑的表面等特点,但SLA技术成型和支撑材料是同一种,对于复杂的模型,纯在无法去除支撑的问题。

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SLA打印出来的零件具有有锋利的边缘、光滑的表面和最小可见层线纹理。上对于精度、表面光滑度等要求高的复杂模型打印,SLA是一个很好的选择。SLA广泛应用于从工程和产品设计到制造业、牙科、珠宝、模型制作和教育等一系列行业。


 
 
三、选择性激光烧结技术 (SLS)

选择性激光烧结是工业应用中最常见的增材制造技术。SLS 3D打印机使用高功率激光来熔合聚合物粉末的小颗粒。在打印过程中,未熔化的粉末支撑着零件,从而消除了对专用支撑结构的需要。这使得SLS非常适合制作复杂的几何结构。SLS打印的零件表面光洁度略显粗糙,但几乎没有可见的层线纹理。但SLS技术存在回收粉末等后处理工艺,存在一定的空间污染,不太适合长期人机共存一室。

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SLS打印技术最常用的材料是尼龙,这是一种流行的工程热塑性塑料,它具有优异的机械性能。尼龙重量轻、强度高且柔韧性好,并且在抗冲击、耐化学性、耐热、抗紫外线等方面都具有很好的稳定性。



 
四、聚合物喷射技术(Polyjet)
Polyjet是Stratasys的专利技术,其原理类似二维喷墨打印机,通过一层一层喷射树脂液体,紫外光固化,蹭蹭叠加形成模型。
Polyjet技术搭配凝胶水溶支撑材料,使其成为最高精度的技术,能制作巨大部分复杂结构的模型。

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通过系统控制,其可以同时打印高达9种材料,材料之间能任意混合,使得全彩色打印、多材料打印、软硬混合打印成为可能。Polyjet技术的高生产率和成熟的材料组合,使其成为功能原型设计工程师的热门选择。




 
  FDM SLA SLS Polyjet
分辨率 ★★☆☆☆ ★★★★★ ★★★★☆ ★★★★☆
精度 ★★★☆☆ ★★★★☆ ★★★★☆ ★★★★★
表面处理 ★★☆☆☆ ★★★★★ ★★★★☆ ★★★★★
吞吐量 ★★★★☆ ★★★★☆ ★★★★★ ★★★★★
复杂的设计 ★★★☆☆ ★★★★☆ ★★★★★ ★★★★★
使用方便 ★★★★★ ★★★★☆ ★★★☆☆ ★★★★★
优点 打印速度快;
材料强度性能优异;
能直接批量生产;
设备、材料成本低;
表面光滑、美观;
多种材料适合多种行业应用;
强大的功能性部件制作;
设计自由;
无需支撑结构;
精度最高;
可多材料混合打印实现多种材料同时呈现一个模型上;
全彩色、软硬结合等;
缺点 粗糙的表面处理;
有限的设计兼容性;
对长时间暴露在紫外线下敏感 粗糙的表面处理;
粉末回收麻烦;
设备及材料成本高
材料 标准热塑性塑料,例如 ABS、PC、PC-ABS、尼龙、ULTEM、PEKK等高性能复合材料。 各种光敏树脂:标准、工程(类 ABS、类 PP、柔性、耐热)、浇注料、牙科和医疗(生物相容)。 尼龙 11、尼龙 12 及其复合材料。 各种光敏树脂:标准、工程(类 ABS、类 PP、柔性、耐热)、浇注料、牙科和医疗(生物相容)。
操作性 办公室友好 办公室友好 具有一定空间范围的车间环境 办公室友好
设备成本 高质量的中档桌面打印机起价约为 2,000 美元,工业系统起价为 15,000 美元。 专业桌面打印机起价 3,500 美元,大幅面台式打印机起价 10,000 美元,大型工业机器起价 80,000 美元。 台式工业系统起价为 18,500 美元,传统工业打印机起价为 100,000 美元。 工业系统起价为 45,000 美元。