激光燒結成型(SLS)和惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)是聚合物和彈性體領域中比較常見的兩種3D打印技術。儘管它們有一些相似之處,但這兩種技術之間存在一些差異,使得它們在不同情況下各自更為適用。
3D打印技術描述
激光燒結成型(SLS)
激光燒結成型(SLS)技術中,使用3D CAD模型的橫截面來闡釋,打印機在構建平台上沉積一層材料粉末。高功率二氧化碳激光根據CAD模型的所需形狀燒結這一層,然後在前一層上再沉積一層材料,並再次進行燒結。這種分層和燒結的過程會重複進行,直到部件成型。

惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)
惠普尼龍多流射熔融成型(MJF),也稱為HP MJF,與激光燒結成型(SLS)相似。然而,在惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)中,每一層粉末沉積並加熱到接近燒結溫度後,噴墨陣列會在該層上噴射液體熔合劑,該熔合劑促進紅外線的吸收。同時,在部件的外邊緣放置細化劑,然後紅外光源將所有材料一起燒結,隨後在前一層上沉積新的一層粉末。這些過程會重複進行,直到部件成型。

SLS 和 HP MJF的相似之處
這兩種技術的主要相似之處包括:
- 兩者都是粉末熔融技術,都涉及使用粉末材料進行打印
- 兩者都需要熱源進行燒結
- 兩者在打印過程中都不需要支撐結構,因此可以構建複雜的幾何形狀
- 兩者都通過逐層構建來工作
- 兩者都主要使用熱塑性塑料和彈性體
SLS 和HP MJF的差異
材料
SLS技術的歷史更為悠久,在1997年獲得專利。經過多次改進,這項技術現可適用於多種材料,如聚酰胺 11(PA 11)、聚酰胺 12(PA 12)、聚酰胺 12玻璃纖維填充(PA 12 Glass-filled)、聚醚嵌段酰胺2301 3D(PEBA 2301 3D)、鋁填充聚酰胺(Alumide)、熱塑性聚氨酯彈性體橡膠(TPU)等。這為激光燒結成型(SLS)技術工藝提供了多樣化的選擇和靈活性。
相比之下,MJF技術相對較新,直到2017年才開始商業化。因此,這項技術目前只能使用少量材料,如聚酰胺 11(PA 11)、聚酰胺 12(PA 12)和熱塑性聚氨酯彈性體橡膠(TPU)。
尺寸精度和特徵分辨率
這兩種技術都具有高尺寸精度。然而,比較惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)和激光燒結成型(SLS),激光燒結成型(SLS)部件的特徵分辨率略優於惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)。儘管如此,由於兩種技術都容易發生翹曲,打印時應避免大面積的平面。
處理時間
激光燒結成型(SLS)和惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)在打印單個部件時所需時間大致相同。然而,考慮整個過程,包括機器設置、打印和冷卻,惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)所需時間更短,原因是惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)打印機具有可拆卸的構建平台,可以讓打印好的部件在機器外冷卻。此外,惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)在大批量生產時更快,因為這項技術可以同時打印數十個部件。
在可回收性方面,惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)打印部件的粉末回收率可達80%,而激光燒結成型(SLS)的可回收率為30%至50%。
表面處理
兩種技術生產的部件的表面處理都有顆粒感,但惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)部件的表面稍微更光滑一些。激光燒結成型(SLS)部件通常是白色或灰色,可以染成各種顏色。惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)使用的熔合劑是黑色的,旨在增強對紅外線的吸收。因此,惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)部件通常呈現灰色外觀,並且通常會被染成黑色。

3D打印部件的性能
MJF和激光燒結成型SLS打印的部件在機械和物理性能上略有不同。以下表格詳細比較了SLS和MJF的性能。
性能 | MJF | SLS |
拉伸強度 (Mpa) | 1700 (X,Y) 1800(Z) | 1650 (X,Y) 1650 (Z) |
拉伸模量 (Mpa) | 48 (X,Y) 48 (Z) | 48 (X,Y) 42(Z) |
斷裂伸長率 (%) | 20 (X,Y) 15 (Z) | 18 (X,Y) 24(Z) |
熔點(°C) | 187 | 176 |
部件尺寸
激光燒結成型(SLS)打印能夠生產尺寸更大的部件(最大可達600 x 350 x 560 毫米),而惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)打印的最大尺寸為380 x 284 x 380 毫米。另一方面,惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)可以打印的最小特徵尺寸為0.5 毫米,而激光燒結成型(SLS)可以打印的最小特徵尺寸為0.6 毫米。
成本
惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)和激光燒結成型(SLS)單個零件的生產成本大致相同,但隨著規模的擴大,惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)的成本會更低。這是因為惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)打印機能夠同時打印多個部件。
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如何選擇合適的3D打印技術
性能 | SLS | MJF |
材料 | 可以打印多种多種材料,包括PA 11、PA 12、PA 12 Glass-filled、TPPEBA 2301 3D和Alumide | 目前只能打印PA 11,PA 12,PA 12 Glass-filled,和TPU |
尺寸精度 | 相較於惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)技術,其部件的尺寸精度稍高 | 部件的尺寸精度非常高 |
加工时间 | 生產部件的時間比惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)長,尤其是對於大批量訂單 | 相較於激光燒結成型(SLS)技術,打印部件所需的時間更短。這歸因於惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)打印機配備了可移動的構建平台,使得部件可以在打印機外部冷卻。這些打印機還能同時打印多個零件 |
後處理 | 打印出來的部件表面有一定的顆粒感 | 打印出來的部件表面同樣具有顆粒感,但比激光燒結成型(SLS)技術打印的部件稍微平滑一些 |
部件尺寸 | 能夠生產尺寸最大為600 x 350 x 560毫米的部件,最小特徵尺寸為0.6毫米 | 能夠生產的零件尺寸範圍最大可達380 x 284 x 380毫米,最小可達0.5毫米 |
成本 | 在單件生產成本方面,惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)和激光燒結成型(SLS)大致相同,但隨著生產規模的擴大,惠普尼龍多流射熔融成型(MJF)的部件成本更低。 |
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