В чем разница между селективным лазерным спеканием (SLS) и 3D-печатью Multi Jet Fusion (MJF)?

Многоструйный синтез (MJF) и селективное лазерное спекание (SLS) промышленная 3D-печать технологии, принадлежащие к семейству порошковых сплавов. Оба процесса создают детали путем термического сплавления (или спекания) частиц полимерного порошка слой за слоем.

Основное различие между этими двумя технологиями заключается в их источнике тепла. SLS использует лазер для сканирования и спекания по каждому поперечному сечению. MJF, с другой стороны, наносит на порошок чернила (плавкий агент) для поглощения инфракрасного света. Затем принтер пропускает источник инфракрасной энергии по рабочей платформе, чтобы сплавить окрашенные области. По сути, MJF сочетает в себе SLS и Сброс связующего технологии.

Поскольку SLS и MJF создают очень похожие детали, дизайнеру важно понимать различия между этими двумя процессами. В этой статье мы сравниваем SLS и MJF с точки зрения рабочего процесса, точности, материалов, стоимости и времени выполнения заказа.

У вас уже есть идея, какую технологию вы хотели бы использовать? Быстро запустите свои детали в производство с помощью нашего конструктора предложений.

Как работают процессы 3D-печати SLS и MJF?

3D-печать SLS и MJF имеют схожие процессы изготовления и рабочие процессы, однако между этими двумя технологиями есть несколько ключевых различий. Начнем с процесса изготовления.

Селективное лазерное спекание (SLS)

Принтер SLS сначала наносит тонкий слой порошка на платформу сборки. Затем CO2-лазер сканирует каждое поперечное сечение, спекая порошок. Затем платформа опускается на один уровень, и процесс повторяется до тех пор, пока сборка не будет завершена. Весь контейнер должен остыть, прежде чем вы сможете извлечь часть из порошка.

Для более подробного объяснения этих механизмов прочитайте нашу подробную статью Что такое SLS 3D-печать? .

Деталь SLS, напечатанная в нейлон

Многоструйный синтез

Для печати с использованием MJF машина сначала наносит тонкий слой порошка на рабочую платформу. Принтер нагревает этот слой почти до температуры спекания. Каретка со струйными соплами (которые аналогичны соплам, используемым в настольных 2D-принтерах) проходит над станиной, нанося на порошок термоплавкий агент. В то же время машина наносит деталировочный агент, препятствующий спеканию вблизи кромки детали.

Затем мощный источник ИК-энергии проходит над строительным слоем и спекает области, где был нанесен плавящий агент, оставляя остальную часть порошка неизменной. Процесс повторяется до тех пор, пока не будут завершены все части.

Подобно SLS, печатные детали залиты порошком и должны остыть, прежде чем их можно будет извлечь для дальнейшей обработки. Для получения более подробной информации о MJF ознакомьтесь с нашим описанием технологии в разделе Что такое Multi Jet Fusion (MJF)? Объяснение Хабами .

Деталь MJF, напечатанная нейлоном

Сравнение рабочих процессов для SLS и MJF

При печати с помощью SLS вы плавите каждое поперечное сечение по точкам, в то время как сплавление в MJF является более линейным. Однако это существенно не меняет время печати, поскольку этап повторного покрытия (и общее количество слоев) в основном определяет общее время печати. Этот шаг занимает одинаковое количество времени как с SLS, так и с MJF.

Однако при работе с MJF охлаждение бина и постобработка выполняются намного быстрее. HP предлагает специальную станцию ​​постобработки, которая ускоряет охлаждение лотка для печати и помогает удалять порошок. С MJF вы можете использовать 80-85% порошка, переработанного и извлеченного после каждой сборки, в то время как только 50% порошка из каждой сборки SLS подлежит вторичной переработке.

Более быстрое охлаждение и расширенные изменения в переработке и повторном использовании порошка позволяют операторам MJF с меньшими колебаниями начинать работу, даже если бункер частично заполнен. Операторы машин SLS, напротив, часто ждут заполнения бункера, прежде чем запускать задание на печать. Это ключевое отличие в рабочем процессе приводит к сокращению времени выполнения заказа.

Какова размерная точность SLS и MJF?

SLS и MJF — это промышленные технологии, обеспечивающие высокую точность размеров. для нестандартных деталей. Однако у MJF есть небольшое преимущество перед SLS.

Это в основном связано с тем, что печатающие головки MJF наносят материал с разрешением 1200 точек на дюйм (или примерно 1 точка на каждые 0,022 мм), в то время как типичный размер лазерного пятна SLS составляет примерно 0,3 и 0,4 мм в диаметре. Кроме того, агент детализации, используемый в MJF, помогает печатать мелкие элементы и острые края.

Важно отметить, что SLS и MJF не требуют вспомогательных структур. Это позволяет создавать модели произвольной формы без каких-либо меток удаления опор. Однако обе технологии подвержены деформации, поэтому обязательно избегайте больших плоских участков в своем дизайне. При тщательном тестировании обеих технологий мы обнаружили, что детали, напечатанные с помощью MJF, более подвержены деформации, чем детали, напечатанные с помощью SLS.

	MJF	SLS
Точность размеров	± 0,3% (с нижним пределом ± 0,2 мм)	± 0,3% (нижний предел ± 0,3 мм)
Типичный размер сборки	380 x 285 x 380	300 x 300 x 300 мм (до 750 x 550 x 550 мм)
Общая толщина слоя	70–100 микрон	100–120 микрон
Минимальная толщина стенки *	0,6 мм	0,7 мм
Минимум деталей	0,25 мм	0,30 мм

Помните, что рекомендуемая минимальная толщина стенки конструкционных участков для обеих технологий составляет 1 мм.

Какое качество поверхности можно получить с помощью 3D-печати SLS и MJF?

Детали, напечатанные на 3D-принтере с использованием технологии SLS или MJF, позволяют получить зернистую поверхность, которую можно подвергнуть последующей обработке в соответствии с высокими стандартами. Если одним из основных требований к вашей части является эстетическая привлекательность, мы рекомендуем окрашивание в рамках постобработки.

Что касается цвета, то в настоящее время в системах MJF используется черный плавящий агент, поскольку темные материалы более эффективно поглощают излучение. В результате детали, напечатанные с помощью MJF, имеют светло-серый цвет. Вы можете выбрать дополнительный этап окрашивания для получения однородного черного цвета.

С другой стороны, детали SLS обычно печатаются белым цветом и могут быть окрашены в любой цвет. . Также доступен серый нейлоновый порошок SLS, и детали, напечатанные из этого материала, будут выглядеть так же, как детали MJF, но более гладкими на ощупь.

Деталь MJF, напечатанная

Деталь MJF после покраски в черный цвет

Деталь SLS, напечатанная белым нейлоном

Деталь SLS из серого нейлона

Каковы свойства материала SLS и MJF?

ПА 12 (нейлон) является основным материалом, используемым как для SLS, так и для MJF. При печати этим материалом детали MJF обладают превосходной прочностью и гибкостью, а также более однородными механическими свойствами по сравнению с деталями SLS. Но хотя MJF обеспечивает лучшее качество печати с нейлоном, принтеры SLS предлагают больше вариантов материалов, таких как PA с углеродным наполнителем. , наполненный алюминием ПА (алюминид) и гибкий ТПУ .

Ограничение материала MJF, безусловно, является недостатком при выборе между двумя технологиями. Тем не менее, MJF — это открытая материальная платформа и быстро развивающаяся технология, которая приведет к быстрой разработке материалов, поскольку все больше дизайнеров и инженеров откроют для себя ее бесчисленные преимущества.

	HP PA 12	SLS PA 12
Прочность на растяжение	XY:48 МПа Z:48 МПа	XY:48 МПа Z:42 МПа
Модуль растяжения	XY:1700 МПа Z:1800 МПа	XY:1650 МПа Z:1650 МПа
Удлинение при разрыве	XY:20% Z:15%	XY:18% Z:4%

Каковы затраты и сроки выполнения 3D-печати SLS и MJF?

Стоимость и время выполнения заказа являются двумя важными факторами при выборе между SLS и MJF. Чтобы оценить оба элемента, мы провели небольшой эксперимент на платформе Hubs. для каждой из этих двух технологий 3D-печати.

Используя конструкцию кронштейна (на фото ниже) в качестве тестовой модели, мы запросили два предложения от служб 3D-печати в США для каждой технологии. Одна цитата касалась заказа на изготовление прототипа (одна деталь), а другая — мелкосерийного производства (от 10 до 100 деталей).

Используемая нами модель имеет объем 28,8 см3 и размеры ограничивающей рамки 101,9 х 45,0 х 18,0 мм.

Тестовая скоба напечатана серым нейлоном SLS

С точки зрения цены, печать с MJF была неизменно более экономичной, чем с SLS, примерно на 15-30%. Разница в цене была меньше для большего количества деталей, вероятно, из-за оптимизированного рабочего процесса постобработки (охлаждение, удаление порошка и т. д.). Кроме того, у MJF, как правило, время выполнения заказа меньше, чем у SLS, примерно на три дня.

Это не означает, что MJF является лучшим процессом во всем мире. Несмотря на меньшую рентабельность, SLS предлагает гораздо более широкий выбор материалов, включая углерод и стеклонаполненный нейлон, а также ТПУ и полипропилен.

Чтобы получить дополнительную информацию о ценах и сроках выполнения заказов для SLS и MJF, обратитесь по адресу [email protected]. и представитель углубится в подробности.

	HP PA 12	SLS PA 12
Прочность на растяжение	XY:48 МПа Z:48 МПа	XY:48 МПа Z:42 МПа
Модуль растяжения	XY:1700 МПа Z:1800 МПа	XY:1650 МПа Z:1650 МПа
Удлинение при разрыве	XY:20% Z:15%	XY:18% Z:4%

Как будут развиваться SLS и MJF в будущем?

В то время как машины SLS всегда смогут производить детали только из одного материала для каждой сборки, детали MJF могут иметь разные свойства материала. Этого можно добиться, изменив тип или концентрацию термоядерного агента. HP утверждает, что MJF позволяет контролировать механические, тепловые, оптические и даже электрические свойства детали.

Однако эта функция еще недоступна для принтеров MJF первого поколения. Ожидается, что принтеры HP второго поколения будут поддерживать многоцветную и многоцветную печать.

Что касается SLS, одним заметным обновлением является разработка конкурентоспособного по цене настольного решения для печати SLS дома или в офисе. Эти системы имеют большие перспективы, хотя жизнеспособные машины для этого точного приложения еще не вышли на рынок.

Часто задаваемые вопросы

MJF сильнее, чем SLS?

Детали, изготовленные с использованием MJF, прочнее и гибче, чем детали SLS. Они также имеют более однородные механические свойства по сравнению с деталями SLS, которые слабее в направлении печати.

Является ли MJF более экономичным, чем SLS?

В целом MJF стоит дешевле для деталей с меньшей плотностью, а SLS — лучший вариант для более твердых деталей. MJF является более экономичным выбором для печати отдельных элементов, а SLS дешевле для вложенных элементов.

Является ли MJF более точным, чем SLS?

SLS и MJF печатают детали с одинаковой точностью. Это часто больше зависит от опыта производителей с каждой из технологий, а не от самих систем.

Лучше ли SLS, чем MJF, для материалов и цветов?

С SLS вы получаете более широкий выбор материалов с несколькими нейлонами и эластомерным прототипом ТПУ. SLS также предлагает больше цветового разнообразия. MJF печатает серые детали, которые могут быть окрашены в черный цвет, когда они выходят, в то время как детали SLS выходят белыми и могут быть окрашены в любой цвет. Для обоих процессов доступны следующие материалы:нейлон 12 (PA 12) и стеклонаполненный нейлон (PA 12 GF).

Лучше ли MJF, чем SLS, для большего количества деталей?

В целом, MJF создает детали быстрее, чем SLS, поэтому вы можете создавать больше деталей за более короткий период.

Имеют ли детали MJF лучшие механические свойства, чем детали SLS?

Детали, напечатанные MJF, обычно имеют более стабильные механические свойства по всей геометрии.