3D列印技術
比較 FFF、SLA 和 SLS 技術 三大3D列印技術
增材製造（通常稱為 3D 列印）是一種越來越有價值的商業工具。與外包相比，內部製造可以顯著降低成本，並提供更大的自由度來創建更多的設計迭代。目前使用的三種主要消費 3D 列印技術是 FFF（熔絲製造）、SLA（立體光刻）和 SLS（選擇性激光燒結）。每種技術都有其自身的優勢和局限性，但哪種技術最適合您的業務需求？
所有3D 列印技術都基於一個共同的原則——將 3D CAD 模型水平切割成單獨的橫截面，然後依次打印在彼此的頂部以形成一個 3D 對象。然而，FFF、SLA 和 SLS 技術採用完全不同的方法來打印這些橫截面。
FFF（熔絲製造）
FFF 是最常用的 3D 列印技術，因為它易於使用且不依賴刺激性化學品。FFF 使用粗線原材料，通常稱為燈絲耗材。長絲是 1.75 毫米或 2.85 毫米的恆定寬度，通常是一種熱塑性塑料，在線軸上輸送。FFF 工藝通過加熱噴嘴擠出燈絲，該噴嘴安裝在運動系統上，可在構建區域周圍移動。來自噴嘴的熔化細絲沉積在構建板上，在那裡它冷卻並固化形成一層。然後床向下移動幾分之一毫米以開始另一層。重複該過程，直到形成完整的對象。
優點
- 設備操作維護相對簡單
- 該設備和工藝比其他主要的 3D 列印方法更實惠、更具成本效益
- 該過程相對清潔，不需要使用刺激性化學品
- 設備的緊湊性意味著它可以安裝在桌面上，也可以安裝在機架上
- 整個過程在一個工作站中進行——不需要額外的設備
- 有多種材料可供選擇，具有各種工程特性
- 設備價格相對較低，意味著可以同時使用多台列印機，實現靈活的可擴展製造和更短的交貨時間
缺點
- 最終零件上的層線通常可見
- 層粘合質量會影響零件的機械強度（各向異性機械性能）
關鍵要點
FFF 列印機非常適合辦公環境，因為該設備易於操作和維護，並且該過程不依賴於使用任何刺激性化學品或後處理站。與其他方法相比，消耗品種類繁多，相對便宜。耗材以燈絲的形式分佈在捲軸上，使用方便，可長期存放。
FFF 3D 列印部件有時可能需要支撐結構，但如果 CAD 設計過程考慮了製造方法，則可以避免這種情況。 雙噴嘴 可以在一 次印刷中使用兩種材料。通過使用相同材料的多種顏色，這可以用於美學目的。通過使用兩種不同類型的兼容材料，它還可用於改變機械性能。另一種可能性是使用專用支撐材料，例如可以列印可溶解支撐結構的水溶性 PVA 支撐材料 ，或 Breakaway 支撐材料，它可以列印容易從零件上剝離的支撐結構。使用專用支撐材料可確保最終零件具有光滑的表面光潔度，從而以最少的後處理獲得高質量零件。
SLA（立體光刻）
另一個主要的 3D 列印技術是 SLA，它使用紫外線固化樹脂作為原材料。將樹脂倒入玻璃底容器中，構建平台浸入其中。紫外激光或 DLP 投影儀將紫外光照射在樹脂上，以選擇性地將其硬化成 CAD 數據的水平層。然後平台從容器中升起，使未固化的樹脂變平。重複這個過程，直到形成一個完整的對象。
優點
- 具有復雜幾何形狀的零件具有高質量的表面光潔度和三種技術中最高水平的細節，使 SLA 成為小型零件的理想選擇
- 設備緊湊，操作相對容易
- 使用這種方法可以打印具有不同屬性的多種材料
缺點
- 耗材不戴手套操作不安全、氣味難聞且易燃
- 在後處理過程中需要進一步固化
- 耗材具有粘性，如果處理不當會導致工作場所污染
- 幾乎總是需要支撐結構，這會在打印件表面留下偽影
- 不可能將多種材料或顏色組合在一次列印中
- 與其他兩種技術相比，桌面 SLA 打印機的構建量相對較小
- 零件必須準備有孔，以便未固化的樹脂可以從封閉結構中排出
關鍵要點
SLA 非常適合具有復雜幾何形狀且需要精細細節的零件，但列印零件幾乎在所有情況下都需要使用支撐結構。
與 FFF 相比，後處理是一個更複雜的過程：零件需要使用異丙醇等刺激性化學品進行清潔，並且需要在 UV 烘箱中固化後才能進行處理。由於使用了刺激性化學品，因此需要一個通風良好的區域進行操作和後處理。
原料是樹脂，易燃，氣味難聞，保質期有限。新舊樹脂不能混用，材料浪費導致成本增加。與其他技術相比，原材料的價格相對較高。
SLS（選擇性激光燒結）
第三種主要列印方法是 SLS，它使用粉末狀原材料，通常是聚合物。粉末儲存在一個容器中，其中一個重塗刀片將一層薄薄的材料分佈到構建區域上。高功率激光將材料的小顆粒融合在一起，以形成 CAD 數據的單個水平層。然後容器移動幾分之一毫米以開始一個新的層，並且重塗刀片在構建區域上滑動以沉積新的原材料層。未熔合的粉末通過篩分和混合未使用的粉末回收。重複該過程，直到形成一個完整的對象。
優點
- 成品零件沒有可見層，儘管它們可能具有“顆粒狀”表面
- 成品零件在各個方向都具有較高的機械性能（各向同性機械性能）
- 打印時不需要支持材料
缺點
- 設備大，不適合辦公環境
- 原材料是粉末，如果吸入可能會造成危險
- 很難輕易切換材質或顏色
- 設備和耗材購買成本高，操作和維護需要熟練的勞動力，這將產生更多成本
- 該過程需要一個後處理站和粉末回收站，這增加了額外的成本
- 如果不使用整個容器體積，則該過程可能是不經濟的
關鍵要點
無需支撐結構即可自由設計錯綜複雜的形狀，從而實現很大的設計自由度，並且在最終零件上看不到層線。
成本是一個主要下降——就初始設置和維護而言，SLS 是三種主要 3D 列印技術中最昂貴的解決方案。設備的複雜性也需要熟練的勞動力來操作，這進一步增加了成本。
建議使用盡可能大的列印量來避免使用大量使用過的粉末，因此它不適合小批量生產的單個部件。
由於使用高功率激光和該過程產生的灰塵，SLS 可能是一個危險的過程，並且結合設備的尺寸，安裝需要專門的空間。
結論
這三種主要技術各有其獨特的用例。SLA 非常適合具有復雜特徵和細節的小對象。SLS 非常適合大型、大批量生產和工業列印運行，每次都填充整個構建體積。
FFF 用戶能夠快速上手。FFF 技術經濟實惠、易於使用且用途廣泛，這意味著實施內部 3D 列印解決方案不需要額外的空間或專業人員來操作。與傳統方法相比，企業能夠顯著減少開發時間和成本，並且流程更加靈活，因為產品可以以迭代方式開發。在所有主要技術中，FFF 所涉及的後期處理和混亂最少，這使其在辦公環境中使用的替代方案具有明顯的優勢。作為額外的好處，FFF 3D 列印的廣泛使用意味著可以免費獲得大量信息和資源。
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