SLA Vs. FDM: So sánh các công nghệ in 3D phổ biến

Công nghệ in 3D đã phát triển cho đến nay và đã trở thành một lực lượng quan trọng trong ngành sản xuất, thay đổi cách thiết kế và sản xuất sản phẩm. Trong số nhiều công nghệ in 3D, SLA (Stereolithography) và FDM (mô hình lắng đọng hợp nhất) là hai công nghệ cực kỳ phổ biến và được sử dụng rộng rãi. SLA sử dụng tia cực tím để chiếu xạ các loại nhựa cảm quang và củng cố chúng từng lớp để xây dựng các vật thể ba chiều. Công nghệ này có thể tạo ra các vật thể mịn và phức tạp với độ chính xác cực cao và bề mặt mịn, và có thể sử dụng các vật liệu nhựa có nhiều màu sắc và kết cấu khác nhau. FDM nóng lên và làm tan chảy các sợi nhựa, sau đó đặt lớp vật liệu từng lớp qua một máy đùn để tạo thành một vật thể. Nguyên tắc của nó rất đơn giản, chi phí thiết bị và chi phí vật liệu tương đối thấp và tốc độ in nhanh. Nó được sử dụng rộng rãi trong các gia đình, giáo dục trường học, không gian nhà sản xuất và sản xuất công nghiệp nhỏ, nhưng nó thường kém hơn SLA về độ chính xác và chất lượng bề mặt. Hiểu các đặc điểm, lợi thế và hạn chế của SLA và FDM là rất quan trọng đối với việc lựa chọn hợp lý các công nghệ in 3D thích hợp trong các ngành công nghiệp và kịch bản ứng dụng khác nhau. Bài viết này sẽ tiến hành phân tích so sánh chuyên sâu về SLA và FDM, hai công nghệ in 3D phổ biến, để đưa ra quyết định tốt hơn trong các ứng dụng thực tế.



Sự khác biệt giữa máy in 3D SLA và FDM là gì?
1. Máy in 3D FDM là gì?
1.1 Làm thế nào để máy in 3D FDM hoạt động?
2. Máy in SLA 3D là gì?
2.2 Làm thế nào để máy in SLA 3D hoạt động?
3. Thuộc tính vật chất của SLA và FDM
4. Nhân vật của máy in 3D SLA và FDM
4.1 Xuất hiện của máy in 3D SLA
4.2 Xuất hiện của máy in 3D FDM
5. Khi sử dụng SLA và FDM


1. Máy in 3D FDM là gì?

Mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM), còn được gọi là chế tạo dây tóc hợp nhất (FFF), là công nghệ in 3D phổ biến nhất trên thị trường. Thông thường, máy in 3D FDM được trang bị các máy đùn đơn hoặc kép tương thích với các sợi nhựa nhiệt dẻo. Các sợi được tải vào máy thông qua các cuộn chất liệu, tan chảy và lắng đọng trên một nền tảng in được làm nóng theo một quỹ đạo đặt trước. Các vật liệu mát mẻ đồng bộ trong quá trình lắng đọng và tuân thủ nhau để xây dựng một phần ba chiều.
Máy in FDM có các thông số kỹ thuật khác nhau và khả năng tương thích vật liệu khác nhau và phạm vi giá dao động từ US $ 5, 000 đến US $ 500, 000. Các vật liệu áp dụng bao gồm các loại nhựa như ABS, ASA và PLA, trong khi một số máy in 3D tiên tiến hơn đang bắt đầu cung cấp các vật liệu bằng sợi carbon và nylon đầy, mạnh hơn và có tuổi thọ cao hơn.

1.1 Làm thế nào để máy in 3D FDM hoạt động?
FDM, một trong những hình thức in 3D sớm nhất, được phát minh bởi Scott Crump, một trong những người sáng lập Stratasys. Nguyên tắc rất đơn giản, giống như sử dụng súng keo nóng. Một ống sợi nhiệt dẻo hoặc nhựa được làm nóng đến điểm nóng chảy. Nhựa chất lỏng nóng được ép qua vòi phun và tạo thành một lớp đơn mỏng trên nền tảng in dọc theo trục X và Y. Lớp này nhanh chóng làm mát và cứng lại. Sau khi mỗi lớp hoàn thành, nền tảng được hạ xuống và nhiều nhựa nóng chảy hơn được lắng đọng, làm cho phần phát triển theo chiều dọc dọc theo trục Z.

2. Máy in SLA 3D là gì?

Stereolithography (SLA) đã tham gia thị trường vào những năm 1980 và nhanh chóng được áp dụng bởi một loạt các nhà sản xuất dịch vụ và các công ty sản phẩm tiêu dùng. Thay vì các sợi, máy in SLA 3D sử dụng photopolyme, là vật liệu nhạy cảm với ánh sáng thay đổi tính chất vật lý khi tiếp xúc với ánh sáng. Thay vì làm việc thông qua một vòi phun đùn, các máy in SLA sử dụng laser để củng cố nhựa chất lỏng thành các phần rắn thông qua một quá trình gọi là quang hóa.
Quá trình in độc đáo này có thể tạo ra các bộ phận có độ phân giải cao là đẳng hướng và không thấm nước. Photopolyme là vật liệu nhiệt, có nghĩa là chúng phản ứng khác nhau với các vật liệu nhiệt dẻo. Tương tự như FDM, máy in SLA có sẵn trong nhiều kích cỡ, khả năng tương thích vật liệu và phạm vi giá.

2.2 Làm thế nào để máy in SLA 3D hoạt động?
SLA sử dụng nhựa photopolyme làm nguyên liệu thô cho các bộ phận. Photopolyme yêu cầu ánh sáng cực tím mạnh từ laser sang thiết lập, đây là khái niệm cốt lõi của SLA. Việc xây dựng xảy ra trên một nền tảng được ngâm trong nhựa. Một tia laser phía trên bể, được hướng dẫn bởi gương chính xác, chữa khỏi lớp nhựa chất lỏng - từng lớp để tạo thành hình dạng phần mong muốn. Đầu tiên, các cấu trúc hỗ trợ được tạo ra để gắn chặt phần vào nền tảng và cung cấp hỗ trợ thích hợp. Sau mỗi lần vượt qua, một lưỡi recater phá vỡ sức căng bề mặt của nhựa trên phần và cung cấp thêm vật liệu. Phần được xây dựng từ dưới lên.

3. Thuộc tính vật chất của SLA và FDM

4. Nhân vật của máy in 3D SLA và FDM

4.1 Xuất hiện của máy in 3D SLA
Độ chính xác cực cao:

Máy in SLA sử dụng công nghệ laser cực tím với độ chính xác cực cao và có thể định hình chính xác các tính năng nhỏ, với mức độ xử lý độ mịn có thể đạt đến độ dày của giấy in. Khi tạo ra các bộ phận có một số lượng lớn các cấu trúc tốt, chẳng hạn như các thiết bị vi lỏng và các mô hình làm bằng tay tinh tế, nó có thể trình bày hoàn hảo từng chi tiết, vượt xa các công nghệ in khác.
Vật liệu chất lượng cao:

Nó sử dụng vật liệu nhựa để bảo vệ ánh sáng và nhanh chóng được chữa khỏi và hình thành bằng bức xạ cực tím. Tuy nhiên, vật liệu này là một vật liệu nhiệt, và các bộ phận được làm giòn hơn so với nhựa nhiệt dẻo. Khi thời gian phơi nhiễm với tia cực tím tăng lên, nó sẽ không chỉ trở nên giòn mà còn có thể mờ dần. Tuổi thọ dịch vụ thực tế nói chung là khoảng 8-12 tháng và nó chủ yếu phù hợp để sử dụng ngắn hạn hoặc sản xuất một lần.
Độ phẳng bề mặt tuyệt vời:
Chiều cao lớp của máy in SLA chỉ bắt đầu tại {{0}}. 004 inch (0,102 mm), thấp hơn nhiều so với phạm vi chiều cao lớp của FDM. Điều này làm cho kết nối giữa các lớp trong quá trình in cực kỳ chặt chẽ và hầu như không có dòng lớp rõ ràng. Bề mặt của sản phẩm được in mịn và phẳng, và các yêu cầu chất lượng bề mặt cao có thể đạt được mà không cần đánh bóng phức tạp.
Ưu điểm ứng dụng cụ thể:
Máy in SLA có những lợi thế đáng kể trong lĩnh vực tạo mẫu, vì chúng có thể biến đổi thiết kế nhanh chóng và chính xác thành các mô hình vật lý, đáp ứng nhu cầu tạo mẫu với các yêu cầu cao về ngoại hình và chi tiết. Đồng thời, máy in SLA cũng là lựa chọn tốt nhất khi thực hiện các phần nhỏ và phức tạp với các yêu cầu nghiêm ngặt về độ chính xác và chất lượng bề mặt. Tuy nhiên, chúng không phù hợp để in các bộ phận cần được sử dụng trong một thời gian dài và thường xuyên bị căng thẳng.

4.2 Xuất hiện của máy in 3D FDM
Vật liệu phong phú và chi phí thấp:
Máy in FDM sử dụng nhiều loại vật liệu nhiệt dẻo, bao gồm ABS, PLA, PETG, TPU và cũng có thể sử dụng các vật liệu chứa PP hoặc carbon. Chi phí vật liệu thấp, và có nhiều màu như ABS và PLA để lựa chọn. Không cần vẽ hoặc nhuộm sau khi sản xuất, và vật liệu dây tóc thường rẻ hơn so với nhựa cần thiết cho SLA.
Chi phí cơ sở hạ tầng thấp:
FDM hầu như không có cơ sở hạ tầng bổ sung ngoại trừ chính máy. Không giống như các máy SLA công nghiệp, yêu cầu các trạm chế biến để loại bỏ nhựa và UV sau khi khóa để khóa các tính chất cơ học, FDM tiết kiệm các bước này và giảm đáng kể chi phí. Phần mềm in FDM hỗ trợ làm trống các bộ phận trong quá trình xây dựng và thay thế nội thất rắn bằng mạng, giảm sử dụng vật liệu và giảm chi phí.
Các bộ phận bền bỉ:
Khi sử dụng các vật liệu như ABS hoặc nylon, các bộ phận FDM bền hơn các bộ phận do SLA tạo ra. Các bộ phận SLA rất nhạy cảm với ánh sáng do cách chúng được sản xuất và chúng có xu hướng mờ dần và trở nên giòn khi tiếp xúc với ánh sáng, trong khi các bộ phận FDM không gặp vấn đề này.
Có những hạn chế in ấn:
Hướng in FDM có tác động lớn đến tính chất cơ học. Không có sự chồng chéo giữa các lớp và các phần dễ bị phá vỡ dọc theo đường lớp. Khi thiết kế, cần phải hiểu hướng lực để tránh lực chính kéo các lớp ra xa nhau; Hiệu suất thẩm mỹ không tốt như các phương pháp in 3D khác, dòng lớp là rõ ràng và việc xử lý hậu kỳ thường được yêu cầu; Làm mát dây sẽ tạo ra các giới hạn hình học, 90- Các phần góc độ dễ bị cong vênh, và phần nhô ra góc thấp dễ bị bong tróc, dẫn đến một bề mặt gồ ghề.

5. Khi sử dụng SLA và FDM

Giới thiệu hai tính năng kỹ thuật và các kịch bản áp dụng để cung cấp tài liệu tham khảo cho lựa chọn:

Công nghệ SLA:
Dựa trên nguyên tắc quang điện, tia cực tím được sử dụng để chữa nhựa chất lỏng để đúc.
Thuận lợi:Độ chính xác cao, khả năng tuyệt vời để trình bày hình học phức tạp và tốt và các tính năng nhỏ, bề mặt mịn gần với kết cấu của các bộ phận đúc phun và đúc ngắn hạn nhanh.
Các kịch bản áp dụng:sản xuất các bộ phận chính xác như nguyên mẫu trang sức và các thành phần vi lỏng; làm nguyên mẫu hoặc khuôn hiển thị sự xuất hiện của các sản phẩm, chẳng hạn như các nguyên mẫu xuất hiện sản phẩm và mô hình điêu khắc nghệ thuật; Thích hợp cho sử dụng ngắn hạn hoặc một lần.

Công nghệ FDM:
Làm nóng và đùn các sợi nhựa nhiệt dẻo từng lớp để xây dựng các vật thể.
Thuận lợi:Lựa chọn vật liệu phong phú và nhiều kết hợp màu sắc; chi phí thấp của thiết bị máy in và vật tư tiêu hao; Sức mạnh cao và độ dẻo dai của các bộ phận in.
Các kịch bản áp dụng:tạo ra nhiều phiên bản của các nguyên mẫu trong giai đoạn đầu của thiết kế sản phẩm; Các dự án có ngân sách hạn chế hoặc yêu cầu sản xuất các bộ phận quy mô lớn; Sản xuất các bộ phận sử dụng cuối với các yêu cầu độ bền cao như đồ đạc công nghiệp và các bộ phận cơ học.
Lời khuyên ra quyết định:Chọn SLA nếu bạn đang tìm kiếm độ chính xác cao, ngoại hình đẹp và thời gian giao hàng ngắn; Chọn FDM nếu bạn coi trọng sự đa dạng vật liệu, hiệu quả chi phí và độ bền một phần; Bạn cũng có thể sử dụng chúng kết hợp, chẳng hạn như sử dụng SLA cho các nguyên mẫu hiển thị và FDM cho các bộ phận thử nghiệm sản xuất.