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2018-08-10 【3D列印應用】到底該選什麼好?!常見列印方式大比拚!

【3D列印應用】到底該選什麼好?!三種3D列印方式大比拚!

3D列印與開模相比,內部製造能大幅降低成本,還可以更自由地進行快速原型。目前市面上使用的三種3D列印技術是FFF(熔絲製造)、SLA(光固化)和SLS(雷射粉末燒結)。
所有3D列印技術共同的原則──將3D CAD模型水平切割成單獨的橫截面,再依次堆疊後立體成型;但是FFFSLASLS技術採用的方法具有本質上的差異,新手們別怕,花點時間看看淺顯易懂的說明吧!

.FFF(熔絲製造)
FFF是最普遍的3D列印技術;原料通常是在線軸上輸送的熱塑性塑料,通稱為線材,線徑寬度公定為1.75mm或2.85mm,再透過加熱噴頭擠出。加熱噴頭安裝在移動式機械上,讓噴頭的擠出材料可以在範圍內層層堆疊、冷卻並固化於平台上以完成物體。​
FFF是辦公環境的理想選擇、易於操作和維護,不依賴化學品或後處理。可用的原料更多元,這些材料相對便宜、易於使用,並且可以長時間存放。FFF技術有時需要支撐結構,但依照 CAD設計時的考量可以避免。使用雙噴頭就能在單次列印中一次運用兩種材料或雙色的相同材料;透過兩種不同類型的相容材料(例如:可溶解的水溶性PVA支撐材料),能直接列印具有卡榫、轉動…等,機械功能的產品;或者採用可直接剝離的分離材料,讓產品具有較平滑的表面、高質感、減少後加工。


以FFF形式列印的大廠Ultimaker機器

優點
.容易操作和維護
.與其他主要的3D列印方法相比,更加經濟實惠且有成本效益
.相對清潔,不需要使用刺激性化學品
.設備大小可以放在桌面上
.整個過程在機器內部進行 - 無需額外設備
.多種材料可選,也具有工程特性
.設備價格相對較低,有助縮短產品交期

缺點
.表面通常有堆疊紋路
.層積品質會影響成品的物理強度


.SLA(光固化)
SLA使用紫外線固化樹脂作為原料,在樹脂槽內倒入樹脂並將並浸入列印平台;使用UV雷射或DLP投影器在樹脂上照射UV光。將每一層水平切面的列印範圍硬化成型,藉由平台從容器中升起不斷堆疊,使未固化的樹脂平整直到列印完成。

SLA適合需要精密細節的複雜零件,但幾乎在所有情況下,印刷零件都需要使用支撐結構。相比FFF後處理更複雜:需要使用異丙醇等刺激性化學品進行清潔,並且需要在UV烤箱中進行固化才能進行處理。 由於使用了刺激性化學品,需要在通風良好的地方後處理。樹脂原料有刺鼻味、易燃且保存期限較短,新舊樹脂也不能混合使用,因此浪費材料會導致成本增加,材料的價格相對其他技術而言較高。



(列印完之後未拆除支撐的成品

優點
.適合形狀複雜的零件
.成品表面光滑,少有堆疊紋路
.可以呈現最佳細節,是小型零件的理想做法
.設備有整合性且相對容易操作
.可以列印多種屬性的材料

缺點
.原料常有化學刺激性或刺鼻味及易燃性
.後處理時需要添加藥劑
.材料具有黏性,可能會弄髒環境
.通常需要支撐結構,可能會在表面留下痕跡
.在單次列印中尚無法同時使用多種材料或顏色
.與其他兩種技術相比,可列印體積相對較小
.中空零件必須準備好孔洞讓未固化的樹脂流出
 


SLS(雷射粉末燒結)
使用原料為粉末聚合物,將粉末儲存在容器中,機器內部會將薄層粉末鋪平在列印範圍;再以雷射光融合材料建立單個水平層,然後再透過細微的高度升降重複堆疊完成印品;未使用完的粉末可以通過專用設備過篩後再與新的粉末混合使用。​

適合設計複雜、自由度較大且不採用支撐的作品,成品表面也不產生層積紋理;在初期設置和維護方面,SLS是三種3D列印技術中成本較高的,設備的複雜性也需要熟練的操作者。建議使用最大體積進行列印以避免浪費粉末。由於使用高功率雷射光和及粉末原料,SLS需要考量較多的環境安全性。



(工作人員正在處理完成後多餘的粉末

優點
.成品帶有少許粉末、沒有層積紋理
.零件具有較高的機械性能
.列印時不需要支撐材

缺點
.設備相對較大
.加工成品須配戴口罩以防粉塵吸入
.材料種類或顏色較少
.設備和材料相對價格較高,操作和維護需要初步學習
.需要處理後加工和回收粉末
.列印體積符合整個容器範圍時較划算


.比較歸納
三種技術各有所長,沒有所謂好壞之分;但FFF技術經濟實惠所以最為常見,不需要額外空間或專業人員。讓一般中小企業也能縮短開發時間和成本,產品可以直接在公司進行快速原型,同時只需要最少的後加工和廢料處理。此外因為最多人使用,因此相關資訊也最多。而SLA非常適合列印具有復雜細節的小型物件、公仔、造型物體等;SLS則是具有機械性、功能性及大型工業原型的理想選擇。

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原文連結:https://ultimaker.com/en/blog/52679-comparing-fff-sla-and-sls-technologies

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