Какая технология 3D печати вам больше подходит?

Мир 3D-печати может быть запутанным местом. Существует множество типов принтеров и сервисов, и различия между ними зачастую сложны и трудны для понимания. При сравнении различных технологий простые вопросы, такие как «что быстрее», «который дает лучшую отделку» или «что дешевле», часто дают сложные ответы и список соответствующих утверждений. Это может сделать выбор 3D-принтера сложной задачей. Давайте подробно рассмотрим шесть основных технологий 3D-печати, доступных сегодня, и попытаемся прояснить ситуацию.

ОАС

За последние несколько лет SLA (стереолитографический аппарат) значительно вырос, отняв большую долю рынка у FDM. Не так давно эта технология считалась дорогой и недоступной, но с момента истечения срока действия соответствующих патентов цены упали, и теперь она обеспечивает высокий уровень точности при доступной цене.

Крупный промышленный принтер SLA

Лазерная точность

Детали SLA изготавливаются с помощью лазера, избирательно отверждающего небольшие участки смолы. Лазер вытягивает один слой за раз, и после того, как каждый слой завершен, платформа поднимается на уровень, и процесс продолжается. Луч может быть очень маленьким, что обеспечивает очень высокую степень детализации (хотя чем меньше луч, тем больше времени займет сборка). Сборки SLA не только очень детализированы, но и необычайно гладкие.

смола

Одной из вещей, которая отталкивает людей от SLA, является смола. Смола, используемая в 3D-печати, является умеренно токсичной и требует особого внимания. Он также имеет едкий запах и должен использоваться в хорошо проветриваемом помещении. Хотя оборудование SLA сейчас очень доступно, смола все еще довольно дорогая, что увеличивает эксплуатационные расходы. Большинство производителей оборудования настаивают на том, чтобы пользователи покупали собственную запатентованную смолу, которая мешает делать покупки, чтобы сэкономить деньги.

Приложения

SLA - чрезвычайно универсальная технология с широким спектром промышленного применения. Он чаще всего используется для быстрого прототипирования, а высокая степень точности также делает его идеальным для создания инструментов и форм. SLA менее подходит для производства потребительских товаров из-за ограничений в материалах, которые могут быть использованы. Это также немного медленно для больших производственных циклов.

DLP

DLP (цифровая обработка света) похожа на SLA в том, что детали формируются путем отверждения смолы лазером. Основное отличие состоит в том, что вместо узкого луча, вытягивающего каждый слой, в DLP целые слои отверждаются за одну экспозицию.

Крупный лоток для смолы

Отличия от SLA

Несмотря на то, что технологически они очень похожи на SLA, детали, изготовленные с использованием DLP, могут выглядеть значительно иначе. SLA производит более гладкие поверхности и более закругленные края, тогда как DLP производит более текстурированные поверхности с более высокой детализацией. То, считаются ли эти характеристики преимуществом или недостатком, зависит от производимой детали и желаемого эффекта. Причина, по которой SLA создает более гладкие поверхности, заключается в том, что лазерная головка способна выполнять изогнутые движения, сглаживая любые шероховатости. В DLP лазер направляется на смолу с помощью крошечных зеркал, и размер каждого зеркала определяет размер пикселя. Следовательно, в DLP изогнутые края создаются с использованием квадратных пикселей, что делает идеально гладкую поверхность невозможной. Однако размер пикселя в DLP обычно меньше размера лазерной точки SLA, поэтому в DLP возможна большая степень детализации.

Лучше для плотных предметов

Поскольку каждый слой создается всего один раз, неудивительно, что DLP часто быстрее SLA. Преимущество в скорости максимизируется в случаях, когда деталь очень плотная. Лазерной головке требуется много времени, чтобы нарисовать плотный объект с помощью узкого луча, но в DLP весь слой можно сделать сразу. Однако для сложных деталей, состоящих из множества тонких или полых структур, SLA может быть быстрее. Кроме того, следует также отметить, что для больших деталей с высокой степенью детализации может не хватить пикселей для достижения полного разрешения по всему слою.

Приложения

DLP имеет очень похожий набор приложений, как SLA, и широко используется для быстрого прототипирования. При выборе между SLA и DLP наиболее важным фактором будет тип изготавливаемой детали и требуемый тип отделки (см. Выше).

СЛС

Как и SLA и DLP, SLS (селективное лазерное спекание) также использует лазерные технологии. Однако вместо смолы SLS использует порошкообразный материал, что приводит к совершенно другому набору характеристик. Этот порошок спекается (расплавляется при нагревании) лазером, и деталь накапливается слой за слоем внутри рабочей камеры.

Очистка от лишнего порошка

Сложные конструкции без необходимости поддержки

Самым большим преимуществом печати SLS является сложность дизайна, который может быть изготовлен. В отличие от большинства других типов 3D-печати, SLS никогда не требует вспомогательных структур, и буквально любая форма может быть изготовлена. Это связано с тем, что порошковая камера полностью заполнена, и готовая деталь всегда будет полностью заключена в неиспользованный порошок. Неспеченный порошок обеспечивает поддержку любых висящих конструкций, которые может включать в себя деталь.

Невероятная деталь

SLS поддерживает невероятно малую толщину стенок, которая может быть буквально тонкой, как бумага - принтеры SLS способны печатать детали в форме книги с отдельными страницами, которые можно пролистывать. Движущиеся детали, такие как вращающиеся колеса и рабочие шарниры, также возможны прямо из машины. В принтерах SLS чаще всего используется нейлоновый материал, из которого изготавливаются прочные и прочные детали, пригодные для использования в качестве готовых изделий.

Сложный и дорогой в управлении

Недостатком является то, что оборудование является громоздким, дорогим и обычно требует обучения для работы. Порошок также довольно дорогой и с ним может быть грязно работать (маски всегда требуются). Важно отметить, что порошковая камера всегда должна быть полностью заполнена по осям x и y (по оси z она должна быть заполнена только до высоты детали). Это означает, что, если у вас большая машина и вы печатаете одну деталь, будет огромное количество потраченного впустую порошка. Можно повторно использовать часть порошка, который не был спечен, но это приводит к снижению качества. Поэтому для экономичного использования машины SLS лучше всего печатать несколько деталей в одной камере или распечатывать широкую деталь, которая занимает большую часть пространства по осям x и y.

Приложения

SLS хорошо подходит для производства функциональных деталей, гораздо больше, чем SLA и DLP. Это связано с тем, что SLS поддерживает гораздо более широкий ассортимент материалов и имеет чрезвычайно высокое качество сборки. SLS принтеры могут производить функциональные детали, которые чрезвычайно долговечны. Технология также отлично подходит для изготовления деталей с защелками, механическими соединениями и шарнирами.

FDM

FDM (также известный как FFF) является наиболее распространенной формой 3D-печати сегодня. Большинство настольных 3D-принтеров используют технологию FDM, и из-за своей низкой стоимости и доступности они являются первым выбором для любителей и энтузиастов. Здесь нет лазеров или смолы, головка принтера просто перемещается, осаждая крошечные количества расплавленного термопластика, который быстро затвердевает, создавая слой за слоем.

Принтер FDM

Дешево и весело

Наиболее привлекательными характеристиками FDM являются то, что он дешев и прост в использовании. Настольные FDM-принтеры продаются всего за несколько сотен долларов и достаточно компактны, чтобы поместиться в любом пространстве. Они также в основном подключи и играй, что делает их очень доступными для неспециалистов.

Низкое качество

Однако есть веская причина, почему они такие дешевые. Принтеры FDM не могут даже приблизиться к подобным SLA, когда дело доходит до качества. Детали сборки FDM ограничены размером головки сопла, которая обычно составляет 0,4 мм (более чем в десять раз больше, чем размер лазерной точки некоторых SLA-принтеров). Это приводит к большой ширине слоя, так что «лестница» хорошо видна на поверхностях. Постобработка может до некоторой степени смягчить это, но это все еще далеко от идеала. Детали, изготовленные из FDM, также сильно страдают от коробления (детали могут слегка придавать форму, когда термопласт охлаждается и сжимается)

Приложения

FDM популярен среди любителей, но также широко используется в промышленности. Техника достаточно гибкая и поддерживает широкий спектр материалов, поэтому она используется во всех отраслях промышленности, от автомобильной до научной. Он идеально подходит для лабораторий или рабочих мест, где пространство ограничено или условия не позволяют использовать смолу. Качество сборки может быть менее чем идеальным, но во многих отраслях она выполняется с небольшими затратами и без осложнений.

PolyJet

3D-принтеры PolyJet имеют сильное физическое сходство с традиционными струйными принтерами, отсюда и выбор названия технологии. PolyJet имеет некоторые общие характеристики с FDM, но PolyJet находится на другом уровне, когда речь заходит о качестве и гибкости.

Сходство со струйными принтерами сильно. Платформа движется вниз, как часть построена.

Непревзойденная гибкость в материалах

Основным преимуществом PolyJet является то, что он может печатать с использованием нескольких материалов одновременно и в нескольких цветах. Отдельная часть может быть напечатана с различной твердостью и гибкостью, в дополнение к смеси непрозрачного и прозрачного материала. Это обеспечивает гибкость, с которой не могут сравниться все другие решения 3D-печати. Подобно чернильным картриджам в струйном принтере, принтер PolyJet использует картриджи с материалами, которые обычно приобретаются непосредственно у производителя, и одновременно можно установить несколько картриджей.

Крайняя деталь

Принтеры PolyJet также способны создавать невероятно тонкие слои толщиной более 0,01 мм. Это превосходит любые другие технологии, описанные здесь. Разрешение также очень высокое, и обработка требует небольшой последующей обработки (кроме удаления опор).

Лучше всего для мелких деталей

Одним из недостатков PolyJet является то, что он очень медленно печатает большие детали. Для мелких деталей (менее 10-12 см) техника довольно быстрая (намного быстрее, чем у SLA), поскольку печатающей головке не нужно далеко ходить, но чем крупнее детали, тем дальше должна двигаться головка и тем медленнее становится. Для очень больших деталей скорость может быть невыносимо низкой. Это также не дешевая технология, машины, как правило, намного дороже, чем сопоставимые модели SLA или DLP, а материал может быть в 4 раза дороже.

Приложения

PolyJet идеально подходит для тех, кто хочет печатать мелкие, очень качественные детали, которые используют различные типы материалов и цветов. Благодаря этому он особенно подходит для прямой печати потребительских товаров, и эта технология широко используется в медицинской промышленности, где необходима абсолютная точность. PolyJet менее подходит для быстрого создания прототипов из-за высоких затрат и медленного времени сборки больших деталей.

CLIP

Компания Carbon из Сан-Франциско произвела настоящий ажиотаж, объявив о своем новом методе 3D-печати CLIP (непрерывное производство жидких интерфейсов) еще в 2014 году. CLIP обещает скорости сборки, которые раньше считались невозможными, и будущее 3D-печати вполне может принадлежать этому удивительному новая технология В настоящее время CLIP имеет ограниченную доступность, а привлекательная цена ставит его за пределы возможностей большинства.

Сложная часть, которая плавно выходит из смолы.

Беспрецедентная скорость

Carbon утверждает, что их машины M1 и M2 могут печатать детали до 100 раз быстрее, чем обычные стереолитографические машины, и они провели демонстрации, показывающие, что сложные детали печатаются за считанные минуты. CLIP наиболее близко напоминает DLP, но вместо отверждения каждого слоя один за другим печать выполняется непрерывно, и кажется, что деталь волшебным образом выходит из смолы. Это достигается путем избирательного воздействия смолы не только на свет, но и на кислород, что ускоряет процесс отверждения. Качество сборки хорошее, хотя, возможно, не такое хорошее, как у SLS и PolyJet. Следует отметить, что, как и во всех других методах, кроме SLS, детали, изготовленные с использованием CLIP, часто требуют поддержки.

Астрономические цены

Благодаря патентам, единственной компанией, производящей принтеры CLIP, является Carbon, и неудивительно, что технология не обходится дешево. Это напоминает ситуацию с SLS, которая была чрезвычайно дорогой до 2014 года, когда истек срок действия соответствующих патентов и конкуренты вышли на рынок. В настоящее время Carbon предлагает свои принтеры только по очень дорогой подписной модели.

Приложения

Основной характеристикой CLIP является его скорость, поэтому, естественно, он творит чудеса для быстрого прототипирования и сокращения времени выхода на рынок. Компании, использующие CLIP, часто переключаются с литья под давлением, который медленнее и не обладает гибкостью молниеносной 3D-печати.

Резюме