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FDMvsSLAvsSLSvsPolyjet3D打印机技术原理对比
2022-1-25 阅读(120)
FDMvsSLAvsSLSvsPolyjet 3D打印机技术原理对比
3D打印可降低成本、节省时间、不受产品结构限制、相比传统工艺，好处优点多多。从概念模型和功能原型、治具、夹具或甚至最终使用的部件制造，3D打印都可以提供通解决方案。但是面对市面上琳琅满目的3D打印设备，到底哪种3d打印技术、哪种材料适合您的特定应用？成本和投资回报又是如何的？本文介绍了目前到打印塑料的三种3D打印技术：熔融沉积成型(FDM)、光固化成型(SLA)，和选择性激光烧结(SLS)。
一、熔融沉积成型技术 (FDM)
FDM技术原理是通过喷头挤出加热融化的塑料丝，在成型域中按层堆积，打印零件。FDM的材料一般都是热塑性塑料,如ABS, PC-ABS,尼龙等。该技术非常适合工程产品研发及生产、像基本的概念验证模型、零件、工具的加工制作；例如自动化生产线的定制化零配件、飞机排期管道、工装工具等。
[FDM技术产品，Stratasys F123工程塑料3D打印机，点击右图，查看详情]
与SLA、SLS、Polyjet相比，FDM的精度和分辨率。FDM打印出来的模型表面往往具有可见性的条纹纹理，想要获得更高品质的光滑表面，后面需要通过化学和机械抛光后处理才能获得。但其打印生产的零件是所有技术中具有出色的机械特性，其强度类似于注塑成型零件。
二、光固化成型技术（SLA）
SLA 使用紫外(UV)激光束将液体的树脂材料固化成模型, 这⼀过程称为光聚合。SLA技术打印出来的模型具有高分辨率、高精度、高清晰的细节和光滑的表面等特点，但SLA技术成型和支撑材料是同一种，对于复杂的模型，纯在无法去除支撑的问题。
SLA 使用紫外(UV)激光束将液体的树脂材料固化成模型, 这⼀过程称为光聚合。SLA技术打印出来的模型具有高分辨率、高精度、高清晰的细节和光滑的表面等特点，但SLA技术成型和支撑材料是同一种，对于复杂的模型，纯在无法去除支撑的问题。
[SLA技术产品，Formlabs Form3多材料桌面光固化3D打印机，点击右图，查看详情]
SLA打印出来的零件具有有锋利的边缘、光滑的表面和最小可见层线纹理。上对于精度、表面光滑度等要求高的复杂模型打印，SLA是一个很好的选择。SLA广泛应用于从工程和产品设计到制造业、牙科、珠宝、模型制作和教育等一系列行业。
三、选择性激光烧结技术 (SLS)
选择性激光烧结是工业应用中见的增材制造技术。SLS 3D打印机使用高功率激光来熔合聚合物粉末的小颗粒。在打印过程中，未熔化的粉末支撑着零件，从而消除了对专用支撑结构的需要。这使得SLS非常适合制作复杂的几何结构。SLS打印的零件表面光洁度略显粗糙，但几乎没有可见的层线纹理。但SLS技术存在回收粉末等后处理工艺，存在一定的空间污染，不太适合长期人机共存一室。
选择性激光烧结是工业应用中见的增材制造技术。SLS 3D打印机使用高功率激光来熔合聚合物粉末的小颗粒。在打印过程中，未熔化的粉末支撑着零件，从而消除了对专用支撑结构的需要。这使得SLS非常适合制作复杂的几何结构。SLS打印的零件表面光洁度略显粗糙，但几乎没有可见的层线纹理。但SLS技术存在回收粉末等后处理工艺，存在一定的空间污染，不太适合长期人机共存一室。
[SLS技术产品，Formlabs Fuse1桌面型尼龙粉末3D打印机，点击右图，查看详情]
SLS打印技术的材料是尼龙，这是一种流行的工程热塑性塑料，它具有优异的机械性能。尼龙重量轻、强度高且柔韧性好，并且在抗冲击、耐化学性、耐热、抗紫外线等方面都具有很好的稳定性。
四、聚合物喷射技术（Polyjet）
Polyjet是Stratasys的技术，其原理类似二维喷墨打印机，通过一层一层喷射树脂液体，紫外光固化，蹭蹭叠加形成模型。Polyjet技术搭配凝胶水溶支撑材料，使其成为精度的技术，能制作巨大部分复杂结构的模型。
Polyjet是Stratasys的技术，其原理类似二维喷墨打印机，通过一层一层喷射树脂液体，紫外光固化，蹭蹭叠加形成模型。Polyjet技术搭配凝胶水溶支撑材料，使其成为精度的技术，能制作巨大部分复杂结构的模型。
[Polyjet技术产品，Stratasys J55 Prime全彩色3D打印机，点击右图，查看详情]
通过系统控制，其可以同时打印高达9种材料，材料之间能任意混合，使得全彩色打印、多材料打印、软硬混合打印成为可能。Polyjet技术的高生产率和成熟的材料组合，使其成为功能原型设计工程师的热门选择。
| FDM | SLA | SLS | Polyjet | |
| 分辨率 | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★★☆ |
| 精度 | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| 表面处理 | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| 吞吐量 | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★★ |
| 复杂的设计 | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★★ |
| 使用方便 | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★★★★ |
| 优点 | 打印速度快； 材料强度性能优异； 能直接批量生产； | 设备、材料成本低； 表面光滑、美观； 多种材料适合多种行业应用； | 强大的功能性部件制作； 设计自由； 无需支撑结构； | 精度； 可多材料混合打印实现多种材料同时呈现一个模型上； 全彩色、软硬结合等； |
| 缺点 | 粗糙的表面处理； 有限的设计兼容性； | 对长时间暴露在紫外线下敏感 | 粗糙的表面处理； 粉末回收麻烦； | 设备及材料成本高 |
| 材料 | 标准热塑性塑料，例如 ABS、PC、PC-ABS、尼龙、ULTEM、PEKK等高性能复合材料。 | 各种光敏树脂：标准、工程（类 ABS、类 PP、柔性、耐热）、浇注料、牙科和医疗（生物相容）。 | 尼龙 11、尼龙 12 及其复合材料。 | 各种光敏树脂：标准、工程（类 ABS、类 PP、柔性、耐热）、浇注料、牙科和医疗（生物相容）。 |
| 操作性 | 办公室友好 | 办公室友好 | 具有一定空间范围的车间环境 | 办公室友好 |
| 设备成本 | 高质量的中档桌面打印机起价约为 2,000 美元，工业系统起价为 15,000 美元。 | 专业桌面打印机起价 3,500 美元，大幅面台式打印机起价 10,000 美元，大型工业机器起价 80,000 美元。 | 台式工业系统起价为 18,500 美元，传统工业打印机起价为 100,000 美元。 | 工业系统起价为 45,000 美元。 |
