Як обрати 3D принтер? Порівняння технологій 3D-друку FDM, SLA і SLS

Оцінка витрат часу на технологічні етапи 3D друку в різних технологіях

У порівнянні з аутсорсингом постачальникам послуг або використанням таких традиційних інструментів, як механічна обробка або лиття під тиском, власний 3D-друк може заощадити тижні при виробництві одиничних прототипів або нестандартних деталей.

Але, коли справа доходить до вибору найшвидшої технології 3D-друку, технічні характеристики і вихідна швидкість друку не дають повної картини для усвідомленого вибору. Вам також необхідно враховувати, скільки часу буде потрібно на налаштування друку і післяобробку деталей для досягнення бажаних результатів. Щоб обрати 3D принтер, вам потрібно буде порівняти ці параметри. Це допоможе вам знайти технологію, яка пропонує правильний баланс між часом і продуктивністю.

Давайте порівняємо робочі процеси для найбільш поширених технологій 3D-друку: FDM, SLA і SLS.

1. Налаштування і підготування до 3D друку

Незалежно від використовуваної технології, 3D друк включає два основні кроки. Це налаштування файлу з 3D-моделлю, яку ми будемо друкувати, і безпосередньо налаштування принтера.

В процесі налаштування файлу користувач використовує спеціальне програмне забезпечення для підготовки до друку, яке іноді називають слайсером. Перед відправкою дизайну на 3D-принтер, в цій програмі обираються налаштування таких параметрів, як: структури підтримки, орієнтації деталей і роздільна здатність друку. Під налаштуванням принтера ми, в контексті даної статті, розуміємо процес підготовки принтера до початку друку шляхом завантаження, заміни або повторного заповнення матеріалу, і заміни резервуара або картриджа, якщо це необхідно.

Давайте подивимося на процес налаштування для кожної технології, починаючи з FDM. 3D-друк FDM має більше конструктивних обмежень, ніж 3D-друк SLA або SLS, особливо зі складними деталями, з якими може знадобитися більше роботи для оптимізації моделей CAD перед друком. З іншого боку, налаштувати принтер FDM, в більшості випадків, досить просто, а заміна матеріалу займає всього кілька хвилин.

SLA-друк має менше конструктивних обмежень, а підготовка файлу для друку займає всього кілька кліків мишею. Підготування до друку SLA-принтера, в значній мірі, просте і не вимагає налаштувань, а заміна матеріалів займає всього кілька секунд.

Оскільки деталі при 3D друці за технологією SLS підтримуються оточуючим порошком, то підтримуючі деталь опори не потрібні. Це знижує обмеження на геометрію друку. Підготовка завдань на друк також проста, оскільки програмне забезпечення допомагає розміщувати і оптимізувати деталі в обсязі збірки. Робочий процес налаштування SLS-принтерів і повторного використання порошку може здатися складним, але правильні аксесуари для постобробки значно спростять його.

Порівняння витрат часу на підготовку до 3D друку з використанням різних технологій:

2. Як обрати 3D принтер? Швидкість друку.

Тепер давайте порівняємо безпосередньо час друку моделей. Деякі принтери швидше друкують поодинокі деталі, в той час як інші оптимізовані для великих партій. Тому, важливо вибрати 3D-принтер, який врівноважує час на одну деталь і продуктивність відповідно до ваших потреб.

Принтери FDM зазвичай не створюють повнотілих деталей, а замість цього створюють внутрішні структури, щоб заповнити простір усередині моделі і заощадити час. Вони також використовують більш товсті грубі шари, що призводить до компромісу між швидкістю і деталізацією. В результаті, принтер FDM – це хороший вибір для чорнових прототипів, але він повільніше виробляє складні деталі з тонкою деталізацією.

3D-принтери SLA є золотою серединою для універсальності. Вони найбільш відомі тим, що створюють водонепроникні функціональні деталі з гладкою поверхнею і дрібними деталями. З деякими новими матеріалами, вони представляють собою найшвидшу технологію для створення швидких чорнових деталей з більш товстими шарами для швидкого прототипування. Час друку кожної деталі також швидко скорочується, коли ви додаєте багато деталей в одну збірку. Таким чином, SLA часто є хорошим вибором для друку великих партій деталей. Для тих, хто хоче друкувати з більш високою продуктивністю, це може бути важливою перевагою.

Процес 3D-друку SLS зазвичай займає більше часу, оскільки принтеру необхідно нагрітися, а роздрукована модель також має повільно остигати після друку. Однак, процес SLS дозволяє об’єднувати багато деталей в одну збірку. Це, в свою чергу, часто може бути найбільш ефективним способом виробництва великих партій деталей, якщо враховувати післяобробку і чистову обробку.

Порівняння витрат часу на 3D друк деталей маленького, середнього розміру і декількох деталей одночасно:

3. Післяобробка

Обробка деталей після 3D друку – це річ, про яку більшість виробників не говорять. Тим не менш, вона сильно впливає на дизайн і займає деякий час в робочому процесі.

Післяобробка деталей FDM може бути швидкою, але тільки для простих деталей і чорнових прототипів. Більш складні деталі вимагають створення опорних структур, які можуть відламуватися в процесі подальшої обробки. Якщо підтримуючі структури надруковані зі спеціальних матеріалів, вони вимагають розчинення у воді або інших хімікатах. Це залежить від матеріалу, з якого вони надруковані. Для отримання високоякісної обробки деталей з FDM, потрібне тривале ручне шліфування і чистова обробка. Це може істотно вплинути на точність розмірів, форму і підгонку деталей.

Післяобробка деталей з SLA-принтера складається з промивання деталі і також подальшого затвердіння і видалення опор. Необхідність ствердження деталі в УФ випромінюванні залежить від матеріалу її конструкції. Миття і затвердіння можна автоматизувати за допомогою спеціальних пристосувань для економії часу. Завдяки тонкому дизайну дотичних частин, підтримки знімаються швидко. І це забезпечує високу якість обслуговування відразу після друку. В цілому, це призводить до більш повільної післяобробки в порівнянні з FDM для простих деталей. Інша ситуація з високоякісними деталями зі складною деталізацією і тонкими структурами. Для SLA обробка таких виробів буде швидше ніж для FDM. Складні деталі в FDM вимагають побудови більшої кількості підтримок і, відповідно, більш складної післяобробки.

Порошкова природа SLS може зробити післяобробку брудною і такою, що вимагає ручної праці. Однак, правильні аксесуари можуть значно спростити процес. Надруковані деталі необхідно звільнити від порошку, який їх оточує, і видалити надлишки матеріалу. Для досягнення найкращої якості поверхні, можна використовувати очищення за допомогою абразивних матеріалів, які подаються під тиском повітря. Найбільш важливим є те, що опорні структури не друкуються на кожній деталі. Постобробку можна масштабувати і, в цілому, вона легша в порівнянні з FDM і SLA. В результаті, витрати часу на післяобробку деталі для SLS можуть бути значно меншими в масштабі.

Порівняння витрат часу на післяобробку в різних технологіях 3D друку:

Як видно, швидкість в 3D-друці – це дещо більше, ніж просто швидкість друку 3D принтера. Щоб мати можливість з упевненістю порівнювати різні рішення, корисно ознайомитися з усім робочим процесом обраного принтера або технології. І досліджувати їх від дизайну до готової деталі. Час оцінюється на основі вашого дизайну і вимог.