Какой 3д принтер лучше фотополимерный или обычный
Обновлено: 03.07.2024
Рынок 3D-печати и аддитивного производства в последние годы претерпел быстрые изменения. Высокопроизводительные настольные компьютеры больше не являются прерогативой любителей, они превратились в необходимые инструменты для бизнеса. После того, как 3D-печать стала популярным инструментом для создания прототипов и разработки продуктов, ее использование расширилось в производстве, стоматологии, ювелирном деле и многом другом.
Моделирование методом наплавления (FDM) и стереолитография (SLA) — два самых популярных типа 3D-принтеров на рынке. Обе технологии 3D-печати были адаптированы и усовершенствованы для настольных компьютеров, что сделало их более доступными, простыми в использовании и более функциональными.
В этом подробном руководстве для покупателя мы подробно рассмотрим 3D-принтеры FDM и SLA (также известные как 3D-принтеры с филаментом и полимером) и их сравнение с точки зрения качества печати, материалов, приложений, рабочего процесса, скорости и стоимости. и многое другое, чтобы помочь вам решить, какой метод идеально подходит для вашего бизнеса.
Как выбрать технологию 3D-печати
Не можете найти лучшую технологию 3D-печати для ваших нужд? В этом видеоруководстве мы сравниваем технологии FDM, SLA и SLS с учетом популярных соображений покупателей.
Что такое 3D-печать FDM?
Моделирование методом наплавления (FDM), также известное как изготовление плавленых нитей (FFF), является наиболее широко используемым типом 3D-печати на потребительском уровне. 3D-принтеры FDM работают путем экструзии термопластичных нитей, таких как ABS (акрилонитрилбутадиенстирол), PLA (полимолочная кислота), через нагретое сопло, расплавляя материал и нанося пластик слой за слоем на платформу сборки. Каждый слой укладывается по одному, пока деталь не будет завершена.
Посмотрите, как работает 3D-печать FDM.
3D-принтеры FDM хорошо подходят для базовых экспериментальных моделей, а также для быстрого и недорогого прототипирования простых деталей, таких как детали, которые обычно подвергаются механической обработке.
Что такое SLA 3D-печать?
Стереолитография была первой в мире технологией 3D-печати, изобретенной в 1980-х годах, и до сих пор остается одной из самых популярных среди профессионалов. 3D-принтеры SLA используют лазер для отверждения жидкой смолы в затвердевший пластик в процессе, называемом фотополимеризацией.
Узнайте, как работает трехмерная печать SLA.
3D-принтеры SLA на основе смолы стали очень популярными благодаря их способности производить высокоточные, изотропные и водонепроницаемые прототипы и детали из ряда передовых материалов с прекрасными характеристиками и гладкой поверхностью. Составы смол SLA обладают широким спектром оптических, механических и термических свойств, соответствующих свойствам стандартных, инженерных и промышленных термопластов.
3D-печать смолой — отличный вариант для высокодетализированных прототипов, требующих жестких допусков и гладких поверхностей, таких как пресс-формы, шаблоны и функциональные детали. 3D-принтеры SLA широко используются в самых разных отраслях: от машиностроения и дизайна продуктов до производства, стоматологии, ювелирных изделий, моделирования и образования.
Введение в 3D-печать с помощью настольной стереолитографии (SLA)
Ищете 3D-принтер для печати ваших 3D-моделей в высоком разрешении? Загрузите наш информационный документ, чтобы узнать, как работает SLA-печать и почему это самый популярный процесс 3D-печати для создания моделей с невероятной детализацией.
FDM и SLA: сравнение технологий 3D-печати
Качество и точность печати
Когда в процессе аддитивного производства детали производятся слой за слоем, каждый слой также создает возможность неточности. Процесс формирования слоев влияет на качество поверхности, уровень точности и точность каждого слоя и, следовательно, на общее качество печати.
3D-принтеры FDM формируют слои, нанося линии расплавленного материала. В этом процессе разрешение детали определяется размером экструзионного сопла, и между закругленными линиями остаются пустоты по мере того, как сопло их наносит. В результате слои могут не полностью сцепляться друг с другом, слои, как правило, хорошо видны на поверхности, а процесс не позволяет воспроизвести сложные детали, которые могут предложить другие технологии.
В 3D-печати SLA жидкая смола отверждается высокоточным лазером для формирования каждого слоя, что позволяет получать гораздо 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 и аккуратностью деталей.
Точность, прецизионность и допуск в 3D-печати — сложные термины, которые часто понимают неправильно. Узнайте больше об их значении, чтобы лучше понять производительность 3D-печати.
Детали SLA имеют острые края, гладкие поверхности и минимально видимые линии слоев. Этот образец детали был напечатан на настольном 3D-принтере Formlabs Form 3 SLA.
Использование света вместо тепла для печати — это еще один способ, которым SLA-принтеры гарантируют надежность. Благодаря 3D-печати деталей при температуре, близкой к комнатной, они не страдают от артефактов теплового расширения и сжатия, которые могут возникнуть в процессе печати FDM.
Благодаря высокоточному лазеру 3D-принтеры SLA лучше подходят для изготовления сложных деталей (деталь FDM слева, деталь SLA справа).
В то время как принтеры FDM создают механическую связь между слоями, 3D-принтеры SLA создают химические связи путем сшивания фотополимеров между слоями, в результате чего детали получаются полностью плотными, водо- и воздухонепроницаемыми. Эти соединения обеспечивают высокую поперечную прочность, в результате чего получаются изотропные детали, а это означает, что прочность деталей не меняется в зависимости от ориентации. Это делает 3D-печать SLA особенно идеальной для инженерных и производственных приложений, где важны свойства материала.
Разница в качестве менее заметна на относительно простых деталях. Однако детали SLA плотные и изотропные, что делает их более подходящими для многих инженерных и производственных приложений (деталь FDM слева, деталь SLA справа).
Запросить бесплатный образец SLA
Увидьте и почувствуйте качество Formlabs своими глазами. Мы бесплатно доставим образец детали в ваш офис.
Материалы и приложения
3D-принтеры для экструзии пластика работают с рядом стандартных термопластичных нитей, таких как ABS, PLA и их различные смеси. Популярность 3D-печати FDM среди любителей привела к появлению множества цветовых вариантов. Также существуют различные экспериментальные смеси пластиковых нитей для создания деталей с поверхностью, похожей на дерево или металл.
Также доступны инженерные материалы, такие как нейлон, PETG, PA или TPU, и высокоэффективные термопласты, такие как PEEK или PEI, но они часто ограничены некоторыми профессиональными FDM-принтерами, которые их поддерживают.
Смоляные материалы SLA обладают преимуществом широкого диапазона конфигураций состава: они могут быть мягкими или твердыми, сильно наполненными добавками, такими как стекло и керамика, или обладать механическими свойствами, такими как высокая температура теплового изгиба. или ударопрочность. Различные составы смол обеспечивают широкий спектр оптических, механических и термических свойств, соответствующих свойствам стандартных, инженерных и промышленных термопластов.
В некоторых случаях именно это сочетание универсальности и функциональности приводит к тому, что компании изначально внедряют SLA для 3D-печати собственными силами. После обнаружения одного приложения, решенного с помощью определенного функционального материала, обычно вскоре открываются дополнительные возможности, и принтер становится инструментом для использования разнообразных возможностей различных материалов.
Некоторые свойства материалов, уникальные для SLA, включают:
Очистить
SLA — это единственный метод 3D-печати, который позволяет создавать прозрачные детали на рабочем столе. Идеально подходит для визуализации сложных узлов, (микро)гидродинамики, изготовления пресс-форм, оптики, освещения и любых деталей, требующих прозрачности.
Эластичный
Детали, напечатанные из этого материала, выглядят и ведут себя как литые детали из силикона и достаточно прочны, чтобы их можно было использовать в течение нескольких циклов.
Высокая температура
Обеспечивает температуру теплового отклонения (HDT) 238 °C при 0,45 МПа, что является самой высокой термостойкостью среди всех материалов для настольной 3D-печати.
Литьевой воск
Материал, наполненный воском на 20 %, для литья по выплавляемым моделям и прессования в стоматологии и ювелирных изделиях.
Стоматология
Специальные материалы для применения в стоматологии, такие как биосовместимые хирургические шаблоны, шины, несъемные шаблоны и модели, прозрачные модели элайнеров и полные съемные протезы.
Керамика
Напечатайте на 3D-принтере детали с отделкой под камень и обожгите их, чтобы создать полностью керамический предмет.
Найдите подходящий материал для вашего приложения
Нужна помощь в выборе материала для 3D-печати? Наш новый интерактивный помощник по материалам поможет вам принять правильное решение в отношении материалов, исходя из вашего применения и свойств, которые вам больше всего нужны из нашей постоянно растущей библиотеки смол.
Рабочий процесс и простота использования
Узнайте, как перейти от проектирования к 3D-печати с помощью 3D-принтера Form 3+ SLA. В этом 5-минутном видео рассказывается об основах использования Form 3, от программного обеспечения и материалов до печати и постобработки.
Рабочий процесс 3D-печати FDM и SLA состоит из трех этапов: проектирование, 3D-печать и постобработка.
Во-первых, используйте любую программу САПР или данные 3D-сканирования для создания модели и экспортируйте ее в формат файла для 3D-печати (STL или OBJ). Затем 3D-принтеры требуют подготовки к печати или программного обеспечения для слайсера, чтобы указать параметры печати и разделить цифровую модель на слои для печати.
Недорогие 3D-принтеры FDM или SLA не очень удобны для пользователя и часто требуют многих часов настройки и экспериментов, чтобы установить 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 неприятным сбоям, требующим длительного процесса очистки.
Профессиональные 3D-принтеры SLA, такие как Form 3, и некоторые другие профессиональные FDM-принтеры поставляются с собственным проприетарным программным обеспечением и предопределенными настройками для каждого материала, которые были тщательно протестированы для обеспечения максимальной эффективности печати.
Настройка печати с помощью расширенных инструментов подготовки к печати, таких как PreForm, выполняется по принципу plug and play. PreForm можно загрузить бесплатно, попробуйте прямо сейчас.< /p>
После начала процесса 3D-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 неотвержденной смолы с их поверхности. При использовании стандартного рабочего процесса сначала удаляются детали со сборочной платформы, а затем вручную замачивают их в ванне с растворителем, чтобы удалить излишки смолы.
Профессиональные решения, такие как Form Wash, автоматизируют этот процесс. Детали могут быть перенесены непосредственно из принтера в Form Wash, который перемешивает растворитель вокруг деталей для их очистки и автоматически поднимает детали из спиртовой ванны по завершении процесса.
После того, как промытые детали высохнут, некоторые материалы SLA требуют пост-отверждения, процесса, который помогает деталям достичь максимально возможной прочности и стабильности.
Преимущество процесса FDM заключается в том, что он не требует очистки; неподдерживаемые готовые детали готовы к использованию или дальнейшей постобработке после завершения процесса печати.
И в процессах FDM, и в процессах SLA используются вспомогательные структуры для облегчения 3D-печати более сложной геометрии, и их удаление представляет собой последний шаг в постобработке.
Опоры на деталях FDM необходимо отрывать вручную или растворять в воде, в зависимости от материала опоры.
Поддерживаемые отпечатки FDM требуют дополнительной постобработки для достижения высокого качества отделки (источник: 3D Hubs).
Для удаления опор для деталей SLA необходимо срезать опорные конструкции и слегка отшлифовать детали, чтобы удалить следы опор. Разработанная Formlabs технология Low Force Stereolithography (LFS)™ предлагает опоры с легким прикосновением, которые позволяют отрывать весь объект от основания за секунды, оставляя минимальные следы и сокращая время, затрачиваемое на постобработку.
Когда требуется дополнительная постобработка, детали как FDM, так и SLA могут быть обработаны, загрунтованы, окрашены и собраны для конкретного применения или отделки. Однако детали FDM требуют дополнительной шлифовки перед грунтовкой или покраской, а также требуют более высоких уровней заполнения для механической обработки или растачивания.
Практическая демонстрация: новая форма 3+ и платформа сборки 2
В этом веб-семинаре Мэтт Льюис и Рики Хоппер расскажут вам об улучшенной линейке SLA и продемонстрируют новые продукты.
Затраты на 3D-печать и окупаемость инвестиций
Сколько стоит 3D-принтер FDM или SLA и сколько времени и средств вы можете реально сэкономить для своего бизнеса? Расчет стоимости на деталь требует учета стоимости владения оборудованием, материалов и рабочей силы. Полезно понимать факторы, влияющие на каждый из этих компонентов затрат, и вопросы, которые необходимо задать, чтобы оценить альтернативные методы производства и выявить скрытые затраты.
Одним из основных преимуществ 3D-принтеров FDM является низкая стоимость оборудования. Поскольку принтеры FDM начального уровня доступны всего за несколько сотен долларов, любители и малые предприятия могут попробовать FDM, чтобы увидеть, стоит ли добавлять 3D-печать в свой набор инструментов. Для тех, кто не знает, с чего начать, более низкая стоимость машины FDM начального уровня часто является достаточно убедительной, чтобы оправдать покупку. Однако эти недорогие FDM-принтеры могут быть ненадежными, и для их работы в долгосрочной перспективе часто требуется помощь специалиста.
Профессиональные настольные FDM-принтеры проще в использовании и больше подходят для бизнеса, а их цена варьируется от 2000 до 8000 долларов США. Эти 3D-принтеры обычно обеспечивают лучшую 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 приложений и лучшее качество печати.
Стоимость 3D-принтеров SLA составляет около 3 500 долларов США, а Formlabs предлагает единственное доступное решение для больших 3D-принтеров SLA по цене от 11 000 долларов США.
С точки зрения материалов нити FDM также относительно недороги по сравнению с материалами для других технологий 3D-печати. Обычные материалы FDM, такие как ABS, PLA и их различные смеси, обычно стоят около 50 долларов за кг, в то время как специализированные нити FDM для инженерных приложений могут стоить 100-150 долларов за кг.Растворимые вспомогательные материалы для 3D-принтеров FDM с двойной экструзией продаются по цене 100–200 долларов США за кг. Для сравнения, стоимость большинства стандартных и инженерных смол для 3D-принтеров SLA составляет 149–200 долларов США за литр.
Затраты на рабочую силу — последняя часть уравнения, о которой часто забывают. Для простых проектов, не требующих поддержки для печати, FDM почти не требует постобработки. Однако для поддерживаемых FDM-распечаток и деталей, требующих высококачественной отделки, требуется длительная ручная постобработка.
Детали SLA требуют промывки и, в зависимости от материала, также пост-отверждения, но оба эти процесса могут быть в основном автоматизированы с помощью аксессуаров, чтобы минимизировать трудозатраты. Поддерживаемые отпечатки SLA требуют лишь небольшой шлифовки, чтобы удалить следы поддержки и добиться высокого качества отделки.
Как правило, 3D-принтеры FDM создают самые дешевые детали, если вы печатаете только относительно простые прототипы в ограниченном количестве. 3D-принтеры SLA на основе смолы предлагают более высокое разрешение, лучшее качество и широкий выбор материалов для 3D-печати с небольшой надбавкой, но разница быстро уменьшается, когда вы печатаете сложные конструкции или большие партии из-за менее трудоемкой постобработки. р>
Источник: Windows Central
Лучший ответ: если вы хотите создавать массивные 3D-печатные изделия или хотите закончить свои отпечатки, то филаментный принтер — лучший выбор для вас. Если вы хотите получить от машины высокое качество продукции или хотите печатать небольшие модели с высоким уровнем детализации, мы рекомендуем использовать полимерный принтер SLA/DLP.
- Отличный старт: Elegoo Mars Pro 2 (400 долларов США на Amazon)
- Лучшее из лучшего: комплект Prusa Mk3 (749 долларов США в Prusa Research)
Что такое печать SLA/DLP?
Источник: Windows Central
Принтеры со стереолитографией/цифровой световой обработкой (SLA/DLP) — это, по сути, 3D-принтеры, которые печатают с использованием света для отверждения жидкой смолы в слои. В более дешевых версиях используется ЖК-дисплей, который направляет УФ-изображение на смолу, которая затвердевает в твердый слой. Затем печатная платформа немного приподнимается, чтобы позволить следующему слою высохнуть.
Это позволяет вам печатать модель с чрезвычайно высокой детализацией, намного большей, чем может воспроизвести стандартный филаментный принтер, и результат, как правило, требует гораздо меньше работы по постобработке, чтобы получить готовый продукт.
Недостаток заключается в том, что у них, как правило, рабочие пластины меньшего размера, чем у филаментных (FDM) принтеров, поэтому на них нельзя делать большие детали. Они также, как правило, немного медленнее, чем принтеры FDM, поскольку им приходится лечиться. Вам также придется стирать отпечаток и дополнительно сушить его после того, как он был напечатан, чтобы получить полный эффект.
Однако были достигнуты большие успехи в решении обеих этих проблем. Теперь вы можете купить отличную станцию для промывки и отверждения, которая может значительно ускорить процесс отверждения, а Peopoly выпустила огромный принтер под названием Phenom, который будет печатать ваши детали смолой в гораздо большем масштабе.
Что такое FDM-печать?
Источник: Windows Central
Моделирование методом наплавления (FDM) — это стиль печати, с которым вы, вероятно, лучше всего знакомы. Нить пластика, называемая нитью, расплавляется через горячий конец и осаждается на рабочей пластине. Затем следующий слой помещается поверх предыдущего слоя.
Печать FDM широко используется в моделировании и для производства более крупных деталей, таких как доспехи для косплея и шлемы. Природа печати делает ее очень простой в настройке и очень простой в освоении. Большинство производителей по всей стране используют принтеры FDM, поскольку они дешевы и надежны. FDM-печать также очень хороша для создания практичных отпечатков. Многие принтеры могут печатать экзотическими материалами, такими как углеродное волокно и нейлон, которые невероятно прочны. Их можно использовать для изготовления прочных моделей и движущихся частей.
Только когда вы начинаете хотеть создавать более мелкие модели с более мелкими деталями, FDM-печать может выйти из строя. Это не значит, что хорошо настроенный FDM-принтер не может дать вам удивительную детализацию; они могут. Если вы посмотрите на модель Джокера, которую мы использовали Wekster, вы увидите, что, хотя модель не так хороша, как версия из смолы, она все равно выглядит превосходно.
Так что же купить?
Это хороший вопрос. Все зависит от типа печати, которую вы хотите сделать.
Если вы хотите печатать миниатюры для настольных игр, высокодетализированные модели или детали производственного качества, лучшим выбором будет принтер SLA/DLP. Уровень разрешения, который может обеспечить полимерный принтер, невероятен.
Если вы надеетесь создавать крупномасштабные модели, предметы для косплея, такие как доспехи или шлемы, или хотите быстро создавать прототипы, то 3D-принтер FDM, вероятно, будет для вас правильным выбором. Это дает вам самый широкий выбор вариантов по отличной цене.
Лучший FDM
Комплект Prusa Mk3
Лучше не бывает
Для первого 3D-принтера FDM вы действительно не сможете добиться большего успеха, чем Prusa Mk3. Его расширенные функции и поразительное качество печати делают его лучшим принтером, который можно купить менее чем за 1000 долларов США.
На рынке представлен широкий выбор 3D-принтеров FDM по цене на любой карман. Мы решили продемонстрировать здесь Prusa Mk3, потому что это идеальное сочетание цены, расширенных функций и качественных отпечатков. Я бы порекомендовал приобрести версию Prusa в комплекте, так как это даст вам возможность узнать больше о том, как работает принтер, и даст вам представление о том, как его исправить, если что-то пойдет не так.
Значение SLA/DLP
Элегу Марс Про 2
Elegoo Mars впечатляет. За гораздо меньшую цену, чем вы думаете, вы можете приобрести полимерный принтер, который надежно печатает невероятно детализированные модели.
Для этого сравнения мы выбрали Elegoo Mars, потому что его цена начального уровня как раз подходит для первого знакомства с полимерными принтерами. Mars — это открытие для тех, кто никогда раньше не пользовался полимерным принтером, поскольку он очень дешевый и при этом каждый раз производит потрясающие отпечатки.
Мы можем получать комиссию за покупки по нашим ссылкам. Узнать больше.
Вот 16 необходимых аксессуаров для 3D-печати, которые можно использовать с полимерными принтерами
3D-печать с использованием смолы намного сложнее, чем стандартная FDM-печать, и возникают серьезные проблемы с безопасностью. Чтобы сделать это правильно, вам нужно самое лучшее доступное оборудование, и мы предоставим вам этот список.
Настройте рабочую станцию Surface Pro с одним из этих внешних мониторов
Surface Pro хорош сам по себе, но это не значит, что вы не можете добавить к нему один или два внешних монитора, чтобы создать прекрасную боевую станцию. Вот лучшие общие выборы, доступные сейчас.
Все эти великолепные док-станции поддерживают работу с двумя мониторами
Хотите добавить несколько портов на свой ноутбук? Нужно убедиться, что у вас есть поддержка двух мониторов для настройки рабочей станции? Эти док-станции для ноутбуков справятся со своей задачей.
Джеймс Брикнелл
Джеймс собрал свой первый компьютер, когда ему было 13 лет, и никогда не оглядывался назад. Его можно найти в Windows Central, обычно в углу, где стоят все 3D-принтеры, или он сгрудился вокруг Xbox, играя в новейшие игры.
Пожалуйста, оставайтесь на связи.
3D-печать
Сокращение разрыва в производительности между 3D-печатью и традиционным производством: как функциональные полимеры готовы изменить отрасль
Краткая история 3D-печати
Написано Джошем Мартином, генеральным директором и соучредителем Fortify
В 1987 году на рынке появился первый коммерчески доступный 3D-принтер (SLA-1). За последние 35 лет 3D-печать превратилась из научно-фантастической технологии, используемой для быстрого подтверждения концепции с ограниченной функциональностью, в силу, которая переопределяет производство во многих отраслях. С тех пор размер рынка аддитивного производства (AM) удваивался каждые 3-4 года, и, согласно некоторым отчетам, он превысит 100 миллиардов долларов до конца этого десятилетия. С расширением технологии AM в последние годы легко предположить, что быстрый рост означает, что AM движется к массовому внедрению.Хотя технология AM выросла, она выросла в относительно узкой области применения и далека от того, чтобы оказать существенное влияние на отрасль или общество в целом. Лучшим показателем успеха в отрасли AM, а не объемом рынка, является количество уникальных приложений в AM, которые создают ценность так, как не может традиционное производство.
Источник изображения: рисунок взят из ARK Investment Management LLC
Рост рынка аддитивных технологий до сих пор был обусловлен созданием прототипов. Достижения в сегменте потребительских принтеров сделали прототипирование более доступным, чем когда-либо прежде, что привело к более быстрой разработке продуктов. Печатные формы, инструменты и приспособления пользуются спросом на протяжении десятилетий и начинают находить более широкое применение во многих отраслях, включая медицинские устройства, потребительские товары и промышленное производство. Одна из моих любимых историй успеха с печатными формами — это изготовление индивидуальных элайнеров для зубов, предоставленных компанией Align Technology. На момент написания этой статьи Align обслужил более 10 миллионов пациентов и имеет рыночную капитализацию более 38 миллиардов долларов (что примерно в 17 раз больше, чем у крупнейшего общедоступного производителя 3D-печати). Исследование ARK утверждает, что проникновение на рынок пресс-форм и инструментов составляет всего 4%, что указывает на то, что есть много возможностей для роста (см. Ниже). В то время как создание прототипов, инструментов и пресс-форм позволяет AM набирать обороты, производство деталей для конечного использования позволит AM управлять пространством, которое она занимает.
Источник изображения: рисунок взят из ARK Investment Management LLC
Охват области применения деталей для конечного использования
Итак, каким образом аддитивное производство сможет расширить область применения деталей для конечного использования? По словам ветерана отрасли, доктора Пола Джейкобса, ключ заключается в улучшении материалов. Доктор Джейкобс, который ранее работал вице-президентом по исследованиям и разработкам в 3D Systems (DDD) и написал руководство SLA «Быстрое прототипирование и производство: основы стереолитографии» (которое считается «библией» 3D-печати), отразил состояние отрасли. после запуска первых коммерческих систем. Он отмечает: «Из материалов конференций по быстрому прототипированию в начале 90-х выделяются две темы: во-первых, необходимость повышения точности печатных деталей, а во-вторых, необходимость улучшения доступных материалов для того, чтобы пробиться к печати функциональных деталей». За последние 35 лет отрасль повысила стандарты точности и согласованности деталей, при этом технологии SLA/DLP по-прежнему лидируют, но общая системная архитектура не развивалась с учетом функциональных материалов.
Одним из свидетельств отсутствия передовых материалов в области 3D-печати является ограниченная доступность композитных смол, полимеров, наполненных функциональными добавками, которые определенным образом повышают производительность. Если вы посмотрите на компаунды для литья под давлением, самые ценные материалы в основном представляют собой композиты: нейлон, наполненный стекловолокном, Torlon®, ПТФЭ, наполненный керамикой, и т. д. Для сравнения, аддитивное производство по-прежнему печатает товарные пластики, которые претендуют на такие характеристики, как АБС, полипропилен, и нейлон. До тех пор, пока разрыв в производительности между материалами, доступными в аддитивном производстве, по сравнению с традиционным производством не будет устранен, многие технологии будут останавливаться при попытке перейти от прототипирования и оснастки к применению деталей для конечного использования. В Fortify мы рассматриваем этот пробел как возможность применить инновации в аппаратном и программном обеспечении, чтобы открыть окно для того, какие материалы можно печатать.
Несмотря на то, что продвижение материалов, доступных для AM, является явной необходимостью, существует несколько взаимозависимых факторов, которые в конечном итоге определяют, можно ли масштабировать аддитивный процесс для данного приложения. Я обнаружил, что следующая структура полезна для прогнозирования успеха приложения AM. Структура включает в себя три основных фактора: производственные требования, геометрическую сложность и возможности материалов. Наконец, рассмотрев все эти переменные вместе, важно оценить размер рынка для любого конкретного приложения, чтобы определить, действительно ли окончательный вариант использования создаст прорывную технологию.
< /p>
Производственные требования
Геометрическая сложность
Существует пословица, которую часто неправильно понимают, о том, что «с аддитивным производством сложность приходит бесплатно». Общая идея заключается в том, что чем сложнее геометрия, тем лучше она подходит для аддитивного производства, поскольку стоимость производства увеличивается при обычном производстве, но остается неизменной при аддитивном производстве. Однако большинство людей забывают, что обычно это ошибка процессов AM, а не функция. Чтобы приложение было прорывным и действительно подходило для аддитивных технологий, сложность конструкции должна добавлять некоторую ценность, которую невозможно достичь при обычном производстве. Эта «ошибка» предпочтения геометрии большей сложности в AM может быть использована для создания уникальной ценности. Примеры этого включают консолидацию сложных деталей (наиболее известным примером является механизм GE LEAP), экономию материалов и веса за счет оптимизации топологии, конформного охлаждения в оснастке и т. д.
Материальные возможности
Независимо от того, насколько далеко продвинулись возможности производства и проектирования, в конце концов вам нужен материал, который может удовлетворить потребности приложения в революционном сценарии использования. В идеальных случаях характеристики материалов повышаются за счет проектирования для аддитивного производства и создания «архитектурных материалов», о которых мы расскажем более подробно в следующей статье. Возможности материала можно определить по стандартной кривой напряжения-деформации: прочность, жесткость и удлинение. В дополнение к этим механическим аспектам, экологические характеристики играют важную роль для деталей конечного использования, требований к тепловым характеристикам (температура теплового отклонения), водопоглощения и даже биосовместимости. По сравнению с традиционным производством текущее состояние функциональных полимеров, доступных для аддитивного производства, представляет собой лишь малую часть того, что возможно с точки зрения механических, тепловых, электрических и других характеристик.
Представляем новый класс материалов и приложений
В Fortify мы внедряем инновации в области материаловедения, аппаратного и программного обеспечения, чтобы создавать прорывные приложения в индустрии аддитивных технологий. Недавний анонс семейства Radix™ 3D Printable Dielectrics, запущенного в партнерстве с Rogers Corporation, является примером того, как мы использовали достижения в аппаратном и программном обеспечении, чтобы открыть новый класс высокоэффективных материалов для аддитивного производства. Radix — это фотополимер с большим содержанием наполнителя, разработанный для 3D-печати с цифровой светообработкой (DLP). Это стало возможным благодаря технологии непрерывного кинетического смешивания (CKM) компании Fortify и системам печати FLUX.
Свойства материалов портфолио Radix обеспечивают отраслевой прорыв, обеспечивая настраиваемый диапазон диэлектрических постоянных с тангенсами угла потерь на высоких частотах, которые на один-два порядка меньше, чем у традиционных фотополимеров (см. техническое описание здесь). Используя рабочий процесс проектирования Fortify, инженеры по радиочастотам (RF) могут производить функциональные детали, которые невозможны при традиционном производстве. Результатом являются ВЧ- и СВЧ-устройства конечного использования с преимуществами по размеру, весу и мощности. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с нашей электронной книгой, созданной в сотрудничестве с Rogers и MWJ. Кроме того, присоединяйтесь к Fortify и Rogers на предстоящем вебинаре 15 февраля в 11:00 по восточному времени на тему Разработка фотополимера для 3D-печати для реальных радиочастотных приложений, чтобы узнать больше.
Что дальше
Подводя итог, партнерство между Rogers и Fortify является ярким примером того, как дорогостоящие материалы из традиционных производственных сред (в данном случае полимерно-композитные ламинаты для печатных плат) могут перейти к аддитивному производству и открыть новые революционные приложения. . Продолжая использовать достижения Fortify в области аппаратного и программного обеспечения, новые функциональные полимеры расширяют возможности AM, приближая нас к революционному изменению рынка деталей для конечного использования. Я рад поделиться с вами этими достижениями, поскольку мы более подробно рассмотрим некоторые из других недавних материалов Fortify, таких как высокотемпературный электростатический разряд (ESD) и теплопроводящие полимеры. Кроме того, следите за обновлениями, пока мы посмотрим, как архитектурные материалы вписываются в структуру, подходящую для приложений. Самое главное, спасибо за ваше время и внимание.
Двумя наиболее популярными категориями настольных 3D-принтеров в настоящее время являются FDM-принтеры и SLA-принтеры. Читайте дальше, чтобы узнать, какой вариант лучше всего подходит для вас и ваших потребностей в 3D-печати.
FDM и SLA — две самые популярные технологии 3D-печати, доступные сегодня. Предоставлено MakerBot и Formlabs.
Из-за того, что в настоящее время доступны типы 3D-принтеров, выбор правильного 3D-принтера для конкретной задачи становится довольно запутанным. Тот факт, что 3D-принтеры становятся все лучше и доступнее, только усугубляет дилемму.
Здесь мы предлагаем вам сравнение двух самых популярных типов настольных 3D-принтеров, чтобы помочь вам выбрать правильный 3D-принтер для ваших нужд и задач.
ПРИНТЕР FDM – ОБЪЯСНЕНИЕ
FDM (моделирование методом наплавления) относится к категории экструзии материалов технологии 3D-печати. Эта технология была изобретена и запатентована Скоттом Крампом, соучредителем Stratasys, в 1989 году. В FDM-принтере используется термопластичный полимер в форме нити для создания трехмерных объектов.
В принтере FDM нить проталкивается в горячий экструдер. Нить сначала нагревается, а затем через сопло осаждается на строительную платформу в процессе послойного формирования законченного объекта.
SLA ПРИНТЕР – ОБЪЯСНЕНИЕ
SLA (стереолитографический аппарат) относится к категории технологии 3D-печати фотополимеризации. Это была первая в мире запатентованная технология 3D-печати, изобретенная американским инженером Чарльзом Халлом в середине 1980-х годов.
SLA использует жидкую смолу для печати объектов. Эта технология использует мощный лазер для формирования 3D-объекта. В этой технологии лазерный источник находится на дне емкости, заполненной жидкой термореактивной смолой. Лазер выборочно освещает жидкую светочувствительную смолу, и воздействие лазера отверждает (затвердевает) материал. Этот процесс выполняется до тех пор, пока каждая точка слоя не будет обнажена и не затвердеет. После завершения процесс переходит к следующему слою, а затем к следующему. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся модель не будет отверждена, а итоговая 3D-печать будет готова.
СРАВНЕНИЕ ДЛЯ ВЫБОРА ПОДХОДЯЩЕГО 3D ПРИНТЕРА
Объясненные ниже точки сравнения помогут пользователю выбрать правильный 3D-принтер в соответствии с его использованием и потребностями.
МАТЕРИАЛЫ – ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО 3D ПРИНТЕРА
FDM: принтеры FDM используют широкий спектр термопластичных полимеров, а также композиты в форме нити. Поскольку базовые термопластичные материалы дешевы, нити также вполне доступны и их можно найти по сопоставимым ценам во всем мире. Один килограмм нити для 3D-печати стоит от 24 до 99 долларов США в зависимости от типа и качества материала.
SLA: принтеры SLA имеют более ограниченный набор материалов, доступных для 3D-печати. SLA использует светочувствительные термореактивные пластмассы в виде жидкой смолы. Смолы дороги и в основном производятся производителями принтеров SLA. Один литр смолы стоит от 100 до 200 долларов США в зависимости от типа и качества.
Это узкоспециализированные материалы, используемые для конкретных целей, таких как стоматология, ювелирные изделия, прочные, высокотемпературные и т. д.
ЦВЕТ И СМЕШИВАНИЕ – ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО 3D-ПРИНТЕРА
FDM: доступность материала FDM соответствует выбору цвета. Независимо от типа материала, красители можно легко комбинировать с материалом в производстве, чтобы получить полную палитру цветов, что дает дизайнерам и инженерам большую гибкость. Широкий выбор поставщиков материалов обеспечивает еще большее разнообразие цветов, а некоторые производители даже предлагают индивидуальный подбор цветов для избранных клиентов.
SLA: Материалы SLA не предлагают большого разнообразия цветов и обычно встречаются в черном, сером и прозрачном цветах. Однако все материалы SLA представляют собой смешанные формы исходного базового материала, поэтому они доступны в качестве материалов для применения. Хотя количество цветов часто ограничено, в некоторых случаях экспериментаторы могут смешивать свои собственные пигменты для создания различных цветов, хотя это может быть трудным процессом.
Руководство по материалам для 3D-печати 2022
ОТДЕЛКА ПОВЕРХНОСТИ — ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО 3D ПРИНТЕРА
FDM: качество поверхности, достигаемое с помощью принтеров FDM, грубое, а линии слоев четко видны из-за минимальной высоты слоя. Толщина линии, если смотреть сверху, обычно составляет около 400 микрон (валик, определяемый диаметром сопла). Толщину линии, если смотреть сбоку, обычно можно отрегулировать в диапазоне от 50 до 400 микрон — это называется разрешением или высотой слоя.
SLA: поскольку принтеры SLA используют лазер для «рисования» каждой линии детали, результирующие линии могут быть намного меньше и точнее, что обеспечивает гладкую поверхность. Приблизительная ширина лазера и полученных в результате отвержденных линий составляет 20 микрон.
ТОЧНОСТЬ – ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО 3D ПРИНТЕРА
FDM: 3D-печать FDM обеспечивает хорошую точность размеров для крупных элементов. Для более мелких элементов точность размеров затруднена и иногда непостоянна. Это также может быть затруднено в зависимости от типа 3D-принтера (сделай сам, настольный, профессиональный или промышленный FDM-принтер). Выбор правильного 3D-принтера становится сложной задачей, поскольку точность также зависит от других факторов, таких как калибровка и настройки слайсера. Материалы также играют роль в точности благодаря своим свойствам усадки. В одном из примеров точного 3D-принтера – MakerBot METHOD – используется уникальная подогреваемая рабочая камера, обеспечивающая высокий уровень точности размеров.
SLA: поскольку принтер SLA может достигать очень высокого разрешения, точность размеров не имеет себе равных в большинстве других технологий 3D-печати. Если основной целью является чистота поверхности и точность мелких деталей (например, в ювелирном деле или в стоматологии), SLA — отличный выбор.
СИЛЬНАЯ ЧАСТЬ – ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО 3D ПРИНТЕРА
FDM: принтеры FDM, как правило, имеют преимущество, когда речь идет о производстве прочных, пригодных для использования и долговечных деталей, благодаря их способности печатать из известных полимеров и композитов. Например, печать нейлоновым углеродным волокном позволит создать легкую и невероятно прочную деталь.
SLA. Как правило, SLA-принтеры больше известны тем, что создают тонкие и детализированные детали, а не прочные детали. Это связано с сочетанием факторов. Во-первых, отвержденные смолы имеют тенденцию быть довольно хрупкими. Другая причина заключается в том, что, в отличие от FDM-отпечатков, SLA-отпечатки нельзя печатать сплошными, так как такие детали могут привести к трещинам, деформации и частому сбою печати. В разработке находились новые более прочные смолы, но они далеки от совершенства и часто не были испытаны в полевых условиях, как многие из известных полимеров и композитов на стороне FDM.
ПРОСТОТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ — ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО 3D-ПРИНТЕРА
FDM: принтеры FDM довольно просты: вставьте пластиковую нить в один конец и выдавите другой конец. Эта простота и относительная чистота сделали принтеры FDM выбором для тех, кто хочет использовать их в открытом офисе или в образовательной среде. Детали выходят сухими и чистыми, и часто бывает просто единственная постобработка удаления опор путем их отламывания. Оставшийся материал легко сохраняется в виде твердой пластиковой нити для следующего отпечатка.
SLA: детали, напечатанные по соглашению об уровне обслуживания, могут выглядеть красиво, в процессе требуется немного дополнительной работы. Природа печати деталей в жидкой смоле может быть слишком сложной для некоторых из-за возникающего беспорядка - детали получаются липкими, и смола может попасть в большее рабочее пространство. Кроме того, смола может быть очень токсичной, что требует использования защитных очков, перчаток и других средств защиты.
Постобработка включает несколько этапов: сначала промывка отпечатка для удаления излишков смолы, а затем обрезка опор, для чего требуются кусачки (будьте осторожны, чтобы не удалить детали, которые на самом деле являются отпечатком!). Наконец, для окончательной обработки детали рекомендуется дальнейший процесс отверждения с использованием УФ-лампы. Оставшийся материал жидкой смолы должен храниться в лотке вдали от света и имеет короткий срок годности после помещения в лоток.
Этот химический процесс означает, что принтеры SLA чаще всего используются в закрытых лабораториях.
СТОИМОСТЬ 3D-ПЕЧАТИ — ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО 3D-ПРИНТЕРА
FDM: FDM — самая доступная технология, доступная во всем мире. Это не только недорого с точки зрения самой машины, но и с точки зрения ее работы, поскольку материалы сравнительно дешевле, чем материалы для других технологий.В результате продукты, изготовленные с помощью 3D-печати FDM, как правило, дешевле, чем аналогичные продукты.
SLA: принтер SLA — дорогостоящее оборудование. Это связано с использованием дорогих деталей, таких как лазерный источник и сканирующие зеркала. Материалы тоже дорогие. Кроме того, почти все модели требуют некоторого количества поддерживающих конструкций, поэтому 3D-печать также становится дорогой.
Читайте также: