Как выбрать 3D принтер? Сравнение технологий 3D-печати FDM, SLA и SLS

Оценка затрат времени на технологические этапы 3D печати в разных технологиях

По сравнению с аутсорсингом поставщикам услуг или использованием таких традиционных инструментов, как механическая обработка или литье под давлением, собственная 3D-печать может сэкономить недели при производстве единичных прототипов или нестандартных деталей.
Но когда дело доходит до выбора самой быстрой технологии 3D-печати, технические характеристики и исходная скорость печати не дают полной картины для осознанного выбора. Вам также необходимо учитывать, сколько времени потребуется на настройку печати и постобработку деталей для достижения желаемых результатов. Чтобы выбрать 3D принтер, вам нужно будет сравнить эти параметры. Это поможет вам найти технологию, которая предлагает правильный баланс между временем и производительностью.

Давайте сравним рабочие процессы для наиболее распространенных технологий 3D-печати: FDM, SLA и SLS.

1. Настройка печати

Независимо от используемой технологии, 3D печать включает два основных шага. Это настройка файла 3D-моделью, которую мы будем печатать, и непосредственно настройка принтера.

В процессе настройки файла пользователь использует специальное программное обеспечение для подготовки к печати, которое иногда называют слайсером. Перед отправкой дизайна на 3D-принтер, в этой программе выбираются настройки таких параметров, как: структуры поддержки, ориентации деталей и разрешение печати. Под настройкой принтера мы, в контексте данной статьи, понимаем процесс подготовки принтера к началу печати путем загрузки, замены или повторного заполнения материала, и замены резервуара или картриджа, если это необходимо.

Давайте посмотрим на процесс настройки для каждой технологии, начиная с FDM. 3D-печать FDM имеет больше конструктивных ограничений, чем SLA или SLS, особенно со сложными деталями, с которыми может потребоваться больше работы для оптимизации моделей CAD перед печатью. С другой стороны, настроить принтер FDM, в большинстве случаев, довольно просто, а смена материала занимает всего несколько минут.

SLA-печать имеет меньше конструктивных ограничений, а подготовка файла для печати занимает всего несколько щелчков мышью. Подготовка к печати SLA-принтера в значительной степени проста и не требует настройки, а смена материалов занимает всего несколько секунд.

Поскольку детали при 3D печати по технологии SLS поддерживаются окружающим порошком, поддерживающие деталь опоры не требуются. Это снижает ограничения на геометрию печати. Подготовка заданий на печать также проста, поскольку программное обеспечение помогает размещать и оптимизировать детали в объеме сборки. Рабочий процесс настройки SLS-принтеров и повторного использования порошка может показаться сложным, но правильные аксессуары для постобработки значительно упростят его.

Сравнение затрат времени на подготовку к 3D печати с использованием разных технологий:

2. Скорость печати

Теперь давайте сравним непосредственно время печати моделей. Некоторые принтеры быстрее печатают единичные детали, в то время как другие оптимизированы для больших партий. Поэтому, важно выбрать 3D-принтер, который уравновешивает время на одну деталь и производительность в соответствии с вашими потребностями.

Принтеры FDM обычно не создают полнотелых деталей, а вместо этого создают внутренние структуры, чтобы заполнить пространство внутри модели и сэкономить время. Они также используют более толстые грубые слои, что приводит к компромиссу между скоростью и детализацией. В результате, принтер FDM – это хороший выбор для черновых прототипов, но он медленнее производит сложные детали с тонкой детализацией.

3D-принтеры SLA представляют собой золотую середину для универсальности. Они наиболее известны тем, что создают водонепроницаемые функциональные детали с гладкой поверхностью и мелкими деталями. С некоторыми новыми материалами, они представляют собой самую быструю технологию для создания быстрых черновых деталей с более толстыми слоями для быстрого прототипирования. Время печати каждой детали также быстро сокращается, когда вы добавляете много деталей в одну сборку. Таким образом, SLA часто является хорошим выбором для печати больших партий деталей. Для тех, кто хочет печатать с более высокой производительностью, это может быть важным преимуществом.

Процесс 3D-печати SLS обычно занимает больше времени, поскольку принтеру необходимо нагреться, а распечатанная модель также должна медленно остывать после печати. Однако, процесс SLS позволяет объединять множество деталей в одну сборку. Это, в свою очередь, часто может быть наиболее эффективным способом производства больших партий деталей, если учитывать постобработку и чистовую обработку.

Сравнение затрат времени на 3D печать деталей маленького, среднего размера и нескольких деталей одновременно:

3. Постобработка

Обработка деталей после 3D печати – это вещь, о которой большинство производителей не говорят. Тем не менее, она сильно влияет на дизайн и занимает некоторое время в рабочем процессе.

Постобработка деталей FDM может быть быстрой, но только для простых деталей и черновых прототипов. Более сложные детали требуют создания опорных структур, которые могут отламываются в процессе постобработки. Если поддерживающие структуры напечатаны из специальных материалов, они требуют растворения в воде или других химикатах. Это зависит от материала, из которого они напечатаны. Для получения высококачественной отделки деталей из FDM, требуется длительное ручное шлифование и чистовая обработка. Это может существенно повлиять на точность размеров, форму и подгонку деталей.

Постобработка деталей из SLA-принтера состоит из промывки детали и, в зависимости от материала и конструкции, также последующего отверждения и удаления опор. Мойку и отверждение можно автоматизировать с помощью специальных приспособлений для экономии времени. Благодаря тонкому дизайну примыканий, поддержки снимаются быстро и сразу после печати обеспечивает высокое качество обслуживания. В целом, это приводит к более медленной постобработке по сравнению с FDM для простых деталей. Другая ситуация с высококачественными деталями со сложной детализацией и тонкими структурами. Для SLA обработка таких изделий будет быстрее нежели для FDM. Сложные детали в FDM требуют построения большего количества поддержек и, соответственно, более сложной постобработки.

Порошковая природа SLS может сделать постобработку грязной и требующей ручного труда. Однако, правильные аксессуары могут значительно упростить процесс. Отпечатанные детали необходимо освободить от порошка, который их окружает, и удалить излишки материала. Для достижения наилучшего качества поверхности, можно использовать дробеструйную очистку. Наиболее важно то, что опорные структуры не печатаются на каждой детали. Постобработку можно масштабировать и, в целом, она легче по сравнению с FDM и SLA. В результате, времени на постобработку детали для SLS может быть значительно меньше в масштабе.

Сравнение затрат времени на постобработку в разных технологиях печати:

Как мы видим, скорость в 3D-печати – это нечто большее, чем просто скорость печати принтера. Чтобы иметь возможность с уверенностью сравнивать различные решения, полезно ознакомиться со всем рабочим процессом выбранного принтера или технологии и исследовать их от дизайна до готовой детали. Время оценивается на основе вашего дизайна и требований.