SLA против FDM: сравнение ведущих технологий 3D-печати по качеству и точности

Аддитивное производство, а именно современная 3D-печать, прошла долгий путь с момента начальной разработки в 1983 году. Сегодня 3D-печатные детали могут достигать высокого разрешения и допусков. Две из более распространенных техник — стереолитография (SLA) и метод слоево-наложения (FDM). Хотя обе появились в 1980-х, они используют принципиально разные способы создания деталей, и в результате конечные детали предоставляют разные преимущества.

Как работает SLA?

SLA использует фото полимерные смолы как сырье. Фото полимеры нуждаются в интенсивном ультрафиолетовом свете от лазера для затвердевания, и это центральная идея SLA. Построение происходит на платформе, погруженной в смолу. Лазер находится над ванной и, направляемый точными зеркалами, сваркивает жидкую смолу, заставляя её твердеть для достижения желаемой формы детали, слой за слоем. Поддерживающие структуры создаются первыми слоями, обеспечивая надежное крепление детали к платформе и адекватную поддержку. С каждым проходом рекоутер (recoater blade) нарушает поверхностное натяжение смолы над деталью. Деталь строится снизу вверх.

Как работает FDM?

Одна из ранних форм 3D-печати, FDM была изобретена одним из основателей Stratasys, Скоттом Крампом. Концепция проста — это очень похоже на клеевой пистолет. Термопластический филамент или катушка пластика нагревается до точки плавления. Горячий жидкий пластик выходит через сопло, создавая тонкий одиночный слой вдоль осей X и Y на строительной платформе. Слой остывает и твердеет быстро. По мере завершения каждого слоя платформа опускается, и дополнительный расплавленный пластик наносится, растягивая деталь вертикально (вдоль оси Z).

Материальные свойства SLA и FDM

Ни одна из техник не создает детали такими же прочными, как литье под давлением, но они подходят для быстрого прототипирования. Тонкие слои SLA и сильная связь между слоями делают детали более гладкими, с минимальными полосами вдоль оси Z, направления построения.

Соображения по SLA

Если детали и гладкость поверхности важны для вашей детали, SLA одерживает верх над FDM. Отчасти благодаря корням в лазерной технологии, SLA детали могут предложить невероятно тонкую детализацию, при этом ценообразование конкурентно. Также SLA ультрафиолетовое отверждение избегает проблем FDM, вызванных теплом, сжимающим ранее нарисованные слои. Не менее важно, SLA предлагает множество дополнительных вариантов отделки, таких как окрашивание и текстурирование.

В SLA есть три уровня разрешения для выбора, от 0,004 дюйма (0,1016 мм) до 0,001 дюйма (0,0254 мм) для толщины слоя. Выбор одного над другим влияет не только на качество детали, но и на время производства. Минимальный размер элемента может быть до 0,0025 дюйма (0,0635 мм) в плоскости XY и 0,008 дюйма (0,2032 мм) на оси Z.

Одна важная проблема с SLA деталями — их чувствительность к свету. Как фото полимеры, они могут деградировать от воздействия УФ-лучей, например солнечного света. Добавление защитного покрытия может замедлить этот процесс.

MicroFine™ — эксклюзивный материал Protolabs, доступный в сером и зеленом. Этот микро-разрешающий, ABS-подобный материал может печатать экстремально тонкие слои: всего 0,001 дюйма (0,0254 мм). Такая точность является предпосылкой для построения деталей со многими мелкими деталями и регулярно используется для маленьких и высокоточных медицинских компонентов.

Соображения по FDM

FDM использует инженерные материалы (см. таблицу выше) и предлагает ряд цветовых опций. С некоторыми FDM принтерами детали могут быть такими большими, как 427×153×172 дюйма (10845,8×3886,2×4368,8 мм). По сути, это зависит от размера строительного пространства. Также FDM детали умеренно ценятся, делая их идеальными для хоббистов, стоматологических офисов и классов.

Точность FDM зависит от настройки машины, но может быть до +/-0,0035 дюйма (+/-0,0015 мм). Толщина слоя варьируется в зависимости от материала, и некоторые принтеры могут печатать до 0,001 дюйма (0,0254 мм), хотя это приведет к долгому времени печати и может быть невозможно для больших деталей.

Поскольку температура влияет на базовый материал, FDM детали подвержены волнистым внешним краям, возникающим при наложении новых слоев на предыдущие. Эти проблемы оси Z также вызывают слабость в построении. Так что прочность детали полностью зависит от направления, в котором она была построена.

FDM не работает хорошо с широкими плоскими площадями и имеет трудности с печатой острых углов, поэтому добавление скруглений (филлетов) в дизайн имеет смысл. По всем этим причинам прототипирование с FDM работает хорошо, когда точность и поверхностная отделка не критичны.

Хотя FDM получает плюс за стоимость, SLA довольно конкурентна, особенно для косметических прототипов с сложными дизайнами. Это также основной процесс для создания форм для литья под давлением и отливки.

Когда использовать SLA и FDM

С учетом всех этих соображений, вот список когда использовать каждый метод.

Используйте SLA:

• Для быстрого сложного прототипирования
• Когда важны точность и гладкая поверхность
• Когда необходимо высокое разрешение, тонкая детализация и точность
• Для создания форм для отливки для облегчения массового производства
• Когда прочность и долговечность модели не критичны (модели из смолы могут страдать при длительном воздействии солнца)

Используйте FDM:

• Для прототипирования
• Когда нужен выбор цветов
• Для дешевых моделей
• Когда точность и поверхностная отделка не критичны
• Для хоббистских и мейкерских проектов

Для дополнительной помощи свяжитесь с инженером по приложениям Protolabs по телефону 877-479-3680 или ADMIN@MFGROBOTS.COM. Чтобы начать следующий проект сегодня, просто загрузите 3D CAD-модель для интерактивного котирования за несколько часов.