FDM vs. SLA 3D tlač: Aké sú rozdiely?

Stručný prehľad:

Ako funguje 3D tlač FDM

Modelovanie taveného nanášania, alebo FDM, používa kontinuálne vlákno z termoplastického materiálu, ktoré sa zahreje do poloroztaveného stavu a presne sa extruduje vrstvu po vrstve na vytvorenie tlačeného objektu. V strojoch FDM sa bežne používajú vláknové materiály ako ABS a PLA.

Tryska tlačovej hlavy sa pohybuje horizontálne a vertikálne na základe údajov o priereze z CAD modelu, pričom ukladá a stuhuje roztavený filament pozdĺž dráhy nástroja predtým, ako sa pohybuje nahor a proces sa opakuje. Podporné konštrukcie je možné vytvoriť a neskôr odstrániť, aby sa preklenuli medzery a previsy. Relatívne jednoduchý mechanický proces FDM tlačiarní prispieva k cenovej dostupnosti a prístupnosti pre bežných používateľov aj firmy.

Ako funguje SLA 3D tlač

Stereolitografia predstavuje jednu z najstarších technológií 3D tlače. Dnešné SLA tlačiarne vytvárajú objekty z fotocitlivej tekutej živice uloženej v nádržiach. Ultrafialový laser presne sleduje prierez model, čo spôsobí stuhnutie živice.

Stavebná plošina sa potom zdvihne, aby tekutá živica mohla stiesť pod ňu a pripraviť sa na vytvrdnutie ďalšej vrstvy. Nevytvrdená živica zostáva nedotknutá a môže sa opätovne použiť.Niektoré cenovo dostupné SLA stroje používajú pre jednoduchšiu obsluhu vytvrdzovanie pomocou LCD masky namiesto laserov. Podporné štruktúry uľahčujú presahy, ale zanechávajú viditeľné jazvy, ak nie sú po tlači správne odstránené. Celkovo proces SLA umožňuje výnimočne hladké povrchové úpravy.

Kvalita a rozlíšenie tlače: SLA víťazí nad FDM

Pokiaľ ide o kvalitu výroby a presnosť, SLA 3D tlač jednoznačne prekonáva modely FDM. SLA využíva svoj mechanizmus vytvrdzovania ultrajemnou živicou na dosiahnutie extrémne vysokého rozlíšenia tlače až do 25 – 50 mikrónov v axiálnom smere. Hladké zakrivené geometrie a miniatúrne detaily sa dajú ľahko replikovať. FDM má problém prekročiť 150 mikrónov kvôli šírke nanášania filamentu.

Povrchová úprava tiež zvýrazňuje stupňovité línie vrstiev FDM v porovnaní s hladkou rovnomernosťou SLA. Tekutá živica pekne replikuje kontúry pre profesionálnu kvalitu povrchu. Iba dôkladné následné spracovanie dokáže vyhladiť viditeľné vrstvy FDM na kvalitu blízku SLA, čo zvyšuje úsilie používateľa. V aplikáciách, kde záleží na presnosti a atraktívnom vizuáli, SLA víťazí nad FDM v poskytovaní výnimočného rozlíšenia tlače.

Materiály a trvanlivosť: FDM a SLA vykazujú zmiešaný výkon

Škála materiálov kompatibilných s SLA a FDM odhaľuje jedinečné výhody špecifické pre každú technológiu. Fotopolyméry používané v 3D tlačiarňach SLA ponúkajú vynikajúcu presnosť, kvalitu povrchu, plynulé ovládanie a nízku hmotnosť na úkor odolnosti. Epoxidy a akryláty vyhovujú potrebám koncepčného modelovania, ale chýba im odolnosť voči reálnemu namáhaniu. Termoplasty ako ABS a PLA v FDM sa vyznačujú vynikajúcou priľnavosťou vrstiev a mechanickým výkonom, pričom PETG a nylon rozširujú chemické, teplotné a pevnostné limity.

FDM materiály s rastúcou technickou kvalitou poskytujú flexibilitu, ktorá odoláva rôznym prevádzkovým podmienkam, umocnenú prirodzenou absorpciou nárazov vrstevnatej štruktúry. To dáva FDM výhodu pri výrobe odolných koncových dielov, zatiaľ čo SLA je atraktívna tam, kde vizuálna kvalita a geometrická zložitosť prevažujú nad požiadavkami na hrubú pevnosť.

Rýchlosť a priepustnosť: FDM a SLA zobrazujú paritu

Moderné 3D tlačové platformy FDM a SLA sa vyznačujú optimalizovanými rýchlosťami výroby, ktoré dokážu rýchlo produkovať výtlačky s minimálnym kompromisom v kvalite. Špičkové produkčné SLA jednotky, ako napríklad Form 3B, sa môžu pochváliť rýchlosťou tlače až 20 cm za hodinu pri axiálnom rozlíšení 25 mikrónov. Ekvivalentné stolové FDM možnosti, ako napríklad Ultimaker S5, zvládajú rýchlosť tlače presahujúcu 24 kubických centimetrov za hodinu pri porovnateľnej kvalite. Vlastné nastavenia umožňujú ladenie výšky vrstvy a výplne s ohľadom na kompromisy medzi kvalitou.

Z hľadiska čistej rýchlosti môže SLA považovať za nepatrnú výhodu oproti FDM, najmä pri tlači plného objemu. Začlenenie prípravy tlače a následného spracovania však môže vyrovnať celkové časy výroby. Väčšie platformy teraz umožňujú nepretržitú výrobu prostredníctvom automatizovaného postupného spracovania úloh. Celkovo obe metódy poskytujú uspokojivú rýchlosť a efektívnosť pre väčšinu aplikácií. Rozsah a optimalizácia tlačových úloh ovplyvňujú pozorované rozdiely v priepustnosti.

Úvahy o nákladoch: Krátkodobé vs. dlhodobé výdavky

Náklady na vlastníctvo zohrávajú kľúčovú úlohu pri osvojenie si možností 3D tlače, či už ide o amatérsku alebo priemyselnú kvalitu. Náklady na stroje, prevádzkové náklady a údržba si zaslúžia rovnakú pozornosť ako výkonnosť výroby. Pokiaľ ide o počiatočné obstarávacie náklady, Predaj tlačiarní FDM pre začiatočníkov pod 300 USD zatiaľ čo štartovacie SLA stroje dosahujú minimálne cenu viac ako 1 000 dolárov. Vysokovýkonné priemyselné platformy ľahko prekročia 100 000 dolárov.

Avšak, SLA časom obracia rovnicu vďaka nižším cenám živice, čo rýchlejšie kompenzuje investície do zariadení. Technické termoplasty si stále nárokujú 4-násobné náklady na objem v porovnaní s tekutou živicou.Energia, náhradné diely a práca sú tiež nižšie vďaka jednoduchšiemu systému SLA. Optimalizované pracovné postupy využívajú rýchlosť SLA na maximalizáciu príjmov z rýchlej výroby. Pre firmy je prijatie metódy FDM podmienené znížením celkových nákladov na vlastníctvo a časom zvratu. Amatéri si užívajú nižšie počiatočné náklady na FDM.

Jednoduchosť prijatia: Technológia FDM je vhodnejšia pre začiatočníkov

Najmä pre nováčikov, FDM tlačiarne ponúkajú lepšie vyhliadky na jednoduché prijatie a prevádzku. Ich bezpečné materiály, jednoduchšia mechanika a spoľahlivosť pri dlhodobých prácach bez dozoru vzbudzujú dôveru. Začínajúci používatelia v školách a domácnostiach nachádzajú dostatočnú flexibilitu pri zostavovaní bez nadmerného ladenia. Dodatočné bezpečnostné aspekty SLA týkajúce sa fotocitlivých živíc a čistiaceho zariadenia môžu predĺžiť krivku učenia. Obmedzené materiály a potenciál pre zlyhanie podpier tiež vytvárajú nežiaducu zložitosť.

Avšak, SLA využíva lepšie zavedené online platformy na riešenie problémov, keďže technológia je oveľa staršia a má skúsenosti. komunita a vedomostnú základňu, z ktorej sa dá vyťažiť. Dobre zdokumentované systémové nuansy uľahčujú proces učenia. SLA si však naďalej vyžaduje viac praktického zapojenia pre úspešnú tlač v porovnaní so stále viac automatizovanými systémami FDM. Pre tých, ktorí si dokážu investovať čas, SLA odmeňuje vynikajúcou kvalitou tlače.

Spoľahlivosť a údržba: FDM vydrží dlhšie

Pri každodennej prevádzke počas mesiacov intenzívneho používania vydržia tlačiarne FDM vo všeobecnosti lepšie v porovnaní s náročnejšími SLA strojmi. Relatívna jednoduchosť FDM, ktorá je založená na robustnom systéme pohyblivého portálu, znižuje potenciálne body zlyhania vďaka obmedzenému vystaveniu komponentov namáhaniu. Presné tolerancie filamentov zabraňujú zaseknutiu a upchávaniu trysiek v porovnaní s manipuláciou s SLA živicou. Materiály FDM tiež odolávajú dlhodobému vystaveniu prostrediu po tlači bez degradácie.

Avšak, FDM si stále vyžaduje neustále dolaďovanie náprav, remeňov a horúcich koncov, aby sa zachovala presnosť tlače. Kovové časti sa časom opotrebúvajú. Optika SLA prudko degraduje v dôsledku prenikania prachu z okolia alebo živice do systému, čo si vyžaduje dôkladné monitorovanie životnosti laserového/LCD panela. Celkovo je tolerantná povaha FDM vhodná pre menej pozorných používateľov v bežných aj priemyselných zariadeniach. Rešpektovanie preventívnych a nápravných postupov údržby každej technológie však vedie k rokom produktivity.

Aplikácie ukazujúce silné stránky 3D tlače FDM a SLA

Porovnanie aplikácií FDM a SLA v rámci odvetví zdôrazňuje, kde každý proces prevyšuje ostatné pre špecializované potreby:

• Konceptuálne modelovanie: Výnimočná povrchová úprava a mikropresnosť spoločnosti SLA umožňujú produktovým dizajnérom vytvárať prototypy, ktoré zodpovedajú výrobnej estetike pre ergonomické hodnotenie a marketing. Vizualizácia častí motora sa vykonáva pre koncepčné testovanie.
• Nástroje a odlievanie: Pre nástroje všetkých veľkostí, SLA formy preklenujú nanometrickú geometriu a chemickú/tepelnú odolnosť počas odlievania kovových, plastových alebo kompozitných koncových dielov za efektívnych nákladov.
• Automobilový priemysel: Funkčné automobilové diely, ktoré sa lesknú od zadných svetiel až po vetracie otvory, dosahujú hladkú pevnosť vďaka termoplastom FDM, ktoré sú doplnené o automatizovanú výrobu bez použitia rúk. Zákazkové pedále a prevody sa dajú ľahko inštalovať.
• Letectvo a kozmonautika: Vďaka certifikovaným materiálom a obrovským objemom výroby umožňuje FDM výrobu ľahkých komponentov lietadiel, ako sú vnútorné mriežky a potrubia, odolné voči náročným vibráciám a nadmorským výškam.
• Zdravotná starostlivosť: Vďaka biokompatibilnej živici spoločnosť SLA bezchybne vyrába zubné protézy, načúvacie prístroje, protézy a implantáty na mieru, čím zlepšuje kondíciu a rekonvalescenciu pacienta.
• Vzdelanie: Široká škála materiálov, bezpečnosť kancelárie a mechanická jednoduchosť spoločnosti FDM umožňujú praktické zapojenie študentov do aplikovaného vzdelávania v oblasti STEM prostredníctvom výtlačkov odrážajúcich teóriu kurzu.

Zatiaľ čo dnešné technológie FDM a SLA neustále zmenšujú rozdiely v možnostiach vďaka neustálym inováciám, ich inherentné mechanické rozdiely prinášajú výhody jedinečné pre každú techniku. Zohľadnenie kvality tlače, materiálov, prevádzkových nákladov a pracovného postupu v perspektíve umožňuje odvodiť najinteligentnejšiu metódu 3D tlače pre každú aplikáciu.

Záver

Pri rozhodovaní medzi FDM a SLA starostlivo zvážte osobné alebo obchodné priority, ako je presnosť, materiálové potreby, prevádzkové náklady a jednoduchosť zavedenia, a nie len jednu z nich vyhlásiť za striktne lepšiu. Obe metódy vykazujú výhody v správnych aplikáciách – SLA pre bezkonkurenčnú plynulosť a detaily, FDM pre cenovú dostupnosť a rozmanité materiály. Analyzujte kľúčové kritériá oproti prípadom použitia, aby ste zosúladili požiadavky s procesnými schopnosťami a pochopili s nimi spojené kompromisy. Ako FDM a SLA neustále napredujú prostredníctvom neustálych inovácií, ich doplnkové silné stránky si vytvárajú odlišné medzery na trhu, ktoré podporujú špecializáciu pred konkurenciou v rastúcom odvetví 3D tlače. Identifikácia ideálnych synergií medzi prioritami a výhodami procesu maximalizuje výhody na oboch technologických cestách.

Čítať ďalej

• Spoločnosť QIDI TECH predstavuje na veľtrhu TCT Asia nové 3D tlačiarne
• Nová kapitola QIDISliceru
• Odporúčania plateného modelovacieho softvéru