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3D打印机SLA技术和SLS技术深度对比

3D打印机SLA技术和SLS技术深度对比

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【摘要】:
现如今3D打印机已经发展多年,3D打印机技术、材料、工艺等等越来越多,普通用户很难识别一些缩写词的含义,诸如:SLS,SLA,FDM,FFF,ABS,PA,PLA......而我们经常遇到用户对于3D打印机技术的对比,经常会有人问:“SLA技术和SLS技术有什么区别?”那么在本文我们想与您分享这两种3D打印材料和技术的异同,以帮助您找出不同3D打印项目所适合的技术。

现如今3D打印机已经发展多年,3D打印机技术、材料、工艺等等越来越多,普通用户很难识别一些缩写词的含义,诸如:SLS,SLA,FDM,FFF,ABS,PA,PLA ......而我们经常遇到用户对于3D打印机技术的对比,经常会有人问:“SLA技术和SLS技术有什么区别?” 那么在本文我们想与您分享这两种3D打印材料和技术的异同,以帮助您找出不同3D打印项目所适合的技术。

 

3D打印机SLA技术和SLS技术简介

SLS(Selective Laser Sintering)的首字母缩写中文定义为“选择性激光烧结”,这正是这种3D打印机的技术核心所在。选择性激光烧结加工过程是采用铺粉棍将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面,并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度,控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉末上扫描,使粉末的温度升至熔化点,进行烧结,并与下面已成型的部分实现粘结。当一层截面烧结完成后,工作台下降一个层的厚度,铺料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末,进行新一层截面的烧结,直至完成整个模型。在成型过程中,未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂部分起着支撑作用,不必像SLA工艺那样需要另行生成支撑工艺结构。

 

 

SLA(Stereo Lithography Apparatus)中文的定义是立体光固化成型技术。它是第一个在80年代被理论化和获得专利的一种增材制造技术。其成型原理主要是近紫外激光束聚焦在薄层液体光聚合物树脂上,并快速绘制所需模型的平面部分。得益于UV光源的物理特性,光敏树脂在UV光的照射下发生固化反应,从而形成模型的单个平面层。在顶部应用新的树脂层并迭代模型的每个部分的过程,最终得到完整的3D打印模型。最后一步是清洁浸泡在液体树脂中的最终模型,并且通常不去除支撑结构。

 

 

与主要用于工业生产领域并对使用环境要求严苛的SLS 3D打印机不同,SLA 3D打印机可以在普通办公环境下进行生产制造,更加亲民。

 

SLA和SLS技术的打印分辨率对比

虽然目前市场上并没有为这两种技术的3D打印机提供标准化的分辨率参数范围要求,但是由于每个3D打印厂家的生产决策不同,所以我们能看到市场上会有不同分辨率的3D打印机售卖。这两种技术的3D打印机都使用电动平台,除此之外,这两种技术还使用聚焦激光束来固化3D打印材料,但因为它们使用完全不同的波长(SLA为紫外线,SLS为红外线),它们的聚焦尺寸也大不相同,紫外激光聚焦点明显比红外激光小,因此SLA 3D打印机通常可以在水平和垂直方向上实现更高的分辨率!

 

SLA和SLS技术的机械性能对比

SLS 3D打印机可以使用各种粉状材料,最常见的是聚酰胺(通常是尼龙PA12),它们可以使用不同添加剂以改变颜色,强度,柔韧性,刚度等性能。您可能并不了解这种材料,但您一定听过“尼龙”基材,它具备更好的耐用性,强度和非凡的耐磨性等特性。

对于SLA 3D打印机来说,通常3D打印制造商推荐使用他们自己的光敏树脂材料,但仍有很多第三方厂家材料可供选择,通常会比原厂更便宜。一般来说,一般市面上会研发很多基于尼龙材料的延伸材料,它们往往比尼龙基材更加坚硬但也因此变脆,具有更柔软和更柔韧的特性,与橡胶材料非常相似。

 

SLA和SLS技术的成型零件表面质量

表面光洁度是所有使用者在拿到成品后的第一对比维度。使用SLS打印机,烧结过程中本质上会产生多孔固体材料,因为最初在粉末内的空气在烧结材料上产生微小气泡。虽然这是你用肉眼看不到的东西,但触摸时会感觉有点“粗糙”。 而通过液态光敏树脂固化后聚合能打印出固体表面光洁度更加光滑的成品。

 

通过SLA 3D打印机打印出的模型表面质量非常好

一般尼龙粉末提供基本选项:黑色和白色,用于3D打印原料供使用者选择。 通过混合这两个颜色的材料,也能给使用者提供灰色尼龙材料,但可以说这个颜色的选择仍然是相当有限的,没有半透明或透明SLS技术3D打印材料选择。而SLA 3D打印机使用的光敏树脂材料有更多色彩上的选择。

 

SLA和SLS技术的支撑材料

对于没有明显固定位置的3D打印模型(例如球),或者有些模型具有悬空部分(例如台灯的灯罩),几乎所有3D打印技术都需要支撑材料或结构,SLS 3D打印机是一个例外,这要归功于在使用SLS技术打印过程中模型周围的未烧结粉末可以作为支撑材料,从而实现打印过程中的免支撑。

在通过SLA技术打印一些复杂结构的3D打印模型结构中,使用者通常需要牺牲一定的模型质量从而让打印模型尽可能少的添加支撑材料,所以在使用SLA 3D打印机打印模型时需要权衡利弊。当使用支撑结构时打印出的成本需要进行后处理工作,但即便如此,仍会在去除支撑的位置留下印记,从而影响表面光洁度。

 

结论

这两种技术本身都有其优缺点,但最终如何选择仍旧需要取决于使用者对模型的需求。对于专注于功能使用的模型,SLS技术可能是最佳选择。而如果追求的是模型展示这些常规应用,并不会过分追求材料强度,SLA技术更能体现其优势。

最后,小编制作了一张两种技术的参数对比表格供大家参考。

类别/参数

SLA

SLS

打印材料

光敏树脂

聚酰胺(尼龙)

表面质量

光滑

细微粗糙

材料颜色选择

透明或半透明材料为主

黑白灰为主

支撑材料(复杂结构)

需要

不需要

物理性能

坚硬且脆

坚硬且柔韧

抗压能力

几乎无变形,达到一定力度突然断裂

逐渐变形至断裂

耐磨性

后处理

几乎不需要抛光处理

需要抛光处理

耐腐蚀性

无定义

高度耐腐蚀(尼龙)

综合成本

打印机便宜但是打印材料较贵

打印机昂贵但材料便宜