工业级3D打印机的优点?

  近日,知名3D打印机兼材料开发商EnvisionTEC推出了一款相当独特的工业级3D打印机SLCOM1。它采用的技术并非常见的熔融沉积(FDM)和选择性激光烧结(SLS),而是选择性层压复合对象制造(SLCOM),具体来说就是将热塑性复合编织纤维薄片层层叠加,从而制造出3D对象。

  据了解,SLCOM1拥有609毫米x762毫米x609毫米的较大构建体积,能使用多种单向或多向的热塑性加强型复合纤维材料,比如编织玻璃纤维,编织碳纤维,以及混合了尼龙、聚醚醚酮、聚碳酸酯等成分的其它加强型芳纶类编织纤维。
  这类材料具有许多优点,包括较高的韧性、耐磨性、强度重量比、环境耐受性、减震性,以及较低的可燃性。所以SLCOM1的打印件也会拥有同样的性能。
  EnvisionTEC表示,这款新机器有能力为许多领域带来全新的选择,尤其是那些产品的机械与环境性能只能通过复合编织纤维材料实现的行业。

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3D打印感兴趣的公司可能会对消费型桌面级SLA打印机与工业3D打印机之间巨大的价格差异感到震惊。大多数桌面级SLA设备只要几千美元,然而工业级3D打印机的价格通常是十万美元以上,有些甚至接近一百万美元。低廉的桌面级SLA打印机制造商常常引用让人印象深刻的分辨率数据,那么贵100倍的工业级打印机的价值何在呢?答案当然是相比于桌面级SLA打印机,更贵的工业级SLA打印机的在各方面都更具优势,或者说,桌面级打印机有很多种不适合工业使用的特点。现在我们来看下桌面级和工业级SLA打印机的最关键的不同之处。

桌面级打印机第一个不适合工业使用的特点是成型尺寸。如你对“桌面级”设备这个词语的期望一样,消费型SLA打印机不太大。举个例子,Formlab的畅销款Form2桌面级SLA打印机最大成型尺寸是145 x 145 x 175 mm,是市场的典型款。这个尺寸对于业余爱好者可能足够,但是对于工业使用,就太限制了。工业级3D打印机有多种尺寸大小,根据客户的具体需求而定,如有需要,也可以有巨型打印机。举个威斯坦的例子,最畅销的SLA600打印机的最大成型尺寸是600 x 600 x 400 mm,最大的打印机是SLA1100,其最大成型尺寸宽于1米。为制造商提供更高的灵活性。相比之下,桌面级打印机就如玩具一般。


只有工业打印机才能生产出这么大的型号

工业级打印机的大型成型尺寸不仅仅用于打印大型工件。打印机内的多余空间可以用于打印一整批的小型工件,使得生产达到高效且批量大小可控。用桌面级打印机打印工件,要想达到生产水平的数量,需要花费大量的时间,是行不通的。

倒置SLA的示例。注意浅树脂托盘。

打印摆向也是桌面级和工业级SLA打印机之间的显著区别之一,但人们常常没有充分意识到这一点。工业级打印机不仅仅是桌面级打印机的大型版本,他们采用的技术根本就是不同的。桌面级打印机使用倒置的摆向(工件是反向地从树脂槽中出现的,逐渐立起),工业级打印机通常使用传统的正向摆向(工件正向地从更深的树脂缸中出现,树脂液位逐渐下降)。倒置的方法的优点是可以用较浅的树脂液位生产出较高的工件。使得桌面级打印机的小尺寸达到最高使用效率,同时需要的树脂也更少。采用传统的方法,树脂缸的深度要和工件的高度一样,成型区必须充满树脂材料,大大降低了打印小型工件的效率,也意味着设备必须非常大。同时,每次更换材料,都必须要排空整个料缸。

正向SLA  成型平台逐层下降。

倒置的SLA打印的缺点是在打印过程中工件受力更大(重力),对质量造成影响,同时需要更多的支撑材料,且成型尺寸也受到限制。这种方法也限制了所使用的树脂类型,因此打印的工件的机械性能也受到限制。更柔软柔韧的材料因为支撑太脆弱,无法完成整个打印过程。

工业级打印机的另一个优势是耐用性更强,需要的维护更少。桌面级打印机的树脂槽通常用了几个月就需要更换了,不仅不方便,还影响打印机性能。其内部元件通常耐用性不佳,会随着时间慢慢老化,使得质量和精度都下降。相比之下,工业级打印机的树脂料缸是固定的一部分,没有可更换的设计,可以和机器的寿命相当。所有的内部元件都是采用高质量材料生产,有着很好的耐用性,不会出现类似于桌面级打印机的磨损。

大型工业级SLA打印机的激光固化树脂

工业级打印机在工件光洁度上还有个显著的优势,尽管在与一些大标题数据相比较时不那么明显。桌面级SLA打印机,包括Form2,最小的层厚是0.025mm。相比之下,威斯坦的工业级SLA系列可以以更高的精度模式,提供最低至0.05mm的层厚,其他领先的工业级打印机也能做到打印类似的层厚。然而层厚并不总是需要这么薄,尤其是工业中常见的大型工件。工业中标准层高约是0.1mm,以0.025mm的层高打印工件需要多花费大量的时间,却无法提高质量。

工业级打印机的真正优势在于其精度和耐用性。一台良好的工业级打印机可以重复打印相同的工件,且每次的打印效果都相同无误。这就是为什么公司会花大笔钱购买昂贵的打印机,因为他们想要的设备是稳定持久并可靠的。有些桌面级打印机虽然可以提供很高的分辨率,但是它们的可靠性不高。多次打印相同的工件,每个工件都会略有不同,尤其是在机器频繁使用的情况下。大多数桌面级打印机的使用者可以接受这一点,但是在工业上,这是完全无法接受的。

工业级打印机的光束尺寸通常都更小,可以打印更小的细节特征。Form2的光束尺寸是0.14mm,这在桌面级打印机中已经是非常出色的了。但是威斯坦的SLA600支持0.06mm尺寸的激光束,可以打印极其细微的特征。工业级打印机通常支持打印壁非常薄的工件。

工业级SLA打印机的另一个关键优势是材料的选择。以畅销的Form2为例,用户只能使用Formlab的非常贵的树脂(这点与喷墨式打印机非常相似,制造商都低价卖设备,然后从墨盒那把钱赚回来)。虽然有几种树脂(透明的、白色的、高韧性的、柔韧的等)可以选择,但是这些种类的变化不大,而且桌面级打印机使用的材料通常也不适用于打印功能型工件。工业级SLA打印机可使用的材料种类更多,机械性能的选择也更广。比如,工业级SLA打印机生产出的工件的性能接近工业级热塑性塑料的性能。直接从设备制造商处购买材料是很方便(如威斯坦销售的设备对应的树脂就有很多种),但是工业级SLA打印机支持其他配置,以满足使用第三方的树脂。

工业级SLA打印工件。只需要很少的后处理。

要想了解清楚SLA打印的速度是特别难的,所有因素都会对速度造成影响(树脂种类、工件形状和层厚等)。然而如果公司是要用打印机生产大量的工件,那么工业级SLA的速度会快很多。首先,工业级SLA打印机相比于桌面级,可以达到更高的光洁度,所以需要的后处理也更少。这就意味着可以节省大量的时间,大大缩短了交期。用工业级SLA打印机还可以在同一个成型室内批量打印工件,大大提高了效率。当打印细节度高的工件时,桌面级打印机整体的实际打印速度慢很多。比如,相比于威斯坦的SLA设备的每小时50-100克的打印速度,Form2的打印速度就慢很多了。威斯坦3D打印机的速度优势主要归因于打印机核心的SCANLAB振镜。如此高质量的光学系统是无法在廉价的桌面级设备中找到的,因此桌面级打印机的速度也更慢。

然而,工业级SLA打印机也有劣势。尺寸和便携性是桌面级打印机的最主要优点,也是工业级打印机的主要缺点。许多桌面级SLA打印机的重量不超过10kg,可以轻松地携带。如果你要搬到其他房间,你只需要拔掉插头,然后提过去就可以了。在新地方放置好后,就可以几乎立刻再次打印工件。同时,桌面级打印机可以直接网购,普通的便宜的快递就能送达。而工业级打印机就不同了,通常重达1吨,没有设计成可四处移动的设备。工业级SLA打印机一安装好,基本就是固定了,即使是轻微的移动,也需要完整的调试。工业级设备这个固定的特点,也是它们能如此精确的原因之一,但是的确造成了很大的不便,并且当需要移动时,额外的开销很大。

桌面级SLA打印机简单直观的摆放

工业级打印机的操作通常需要经过专业的培训。你无法看着说明书直接开始操作。设备的复杂性不能被低估。无相应技能的操作员不能最大化地利用设备,甚至还可能对设备造成损害,无法维修。工业级打印机通常是由有经验的团队操作的,每个成员都有生产工艺上的特定领域中的专长。这个与即插即用的桌面级打印机形成鲜明的对比,桌面级打印机在设计上就是面向个人的。这样的设备的操作软件通常是易于操作的,且高度自动化,操作过程尽量便于普通消费者操作。尽管由于树脂材料的原因,SLA桌面级打印机比FDM桌面级打印机更复杂,但是对于非专业人士和无3D打印经验的人来说是非常易于操作的。

大多数人们之所以不购买工业级3D打印机是因为价格。最小型号的工业级打印机的价格都要六位数。最大最先进的工业级打印机可能要一百万美元。如上所述,对于许多制造商来说,这个钱还是花得很值得的,因为相对于传统制造技术,它能节省非常之多。

桌面级打印机只支持打印小型工件,工业级打印机支持打印小型到大型的工件。

工业级打印机的材料选择更多。

工业级打印机的光束更小。

工业级打印机的精度/耐用性更佳。

桌面级的摆向通常是倒置的,更紧凑,且使用的树脂更少,但是对质量和材料有所限制。

工业级打印机操作起来非常复杂,需要培训。

桌面级的性能随着时间下降。

桌面级打印机打印出的工件需要更多的后处理。

桌面级只需要几千美元,工业级的通常是几十万美元。

当初我公司需要入手一款3d打印机,领导让我负责选购,为了选到合适的,我了解了不同3d打印机类型及优缺点,下面跟各位分享我的经验。

Stratasys FDM 3D打印机使用的是熔融层积成型技术,根据软件预设的坐标挤出热塑性塑料丝,自下而上逐层构建零件。这类打印机的优势是:

·这类技术清洁、易用,适合办公室环境。

·使用生产级别热塑性塑料,做出来的零件具有良好的机械性、耐热性和化学强度。

·可以做出别的技术做不出的复杂几何形状和内腔。

·具有很强的稳定性和重复性,支持小批量直接生产

当然,熔融层积式3d打印机也有不足的地方。当需要打印的薄壁比喷嘴还细小时,就很难打印出完美的细节,这时要么重新设计薄壁,要么更换尺寸更小的喷嘴。

Stratasys PolyJet 3D 打印机将光敏树脂材料一层一层地喷射到打印托盘上,同时用紫外线光进行固化,可以立即取用,不需要再进行二次固化。这类打印机的优势是:

·可以做出形状复杂、细节精致、表面平滑的模具

·可同时打印7种材料,做出50万种颜色、渐变和纹理

·使用的是类橡胶材料,可以模拟不同的软硬度

正所谓一分钱一分货,Stratasys PolyJet 3D 打印机的费用会稍微有点高,预算充足的小伙伴可以选。

Stratasys SAF 3D打印机使用红外线敏感的 HAF(高吸收液),将聚合物粉末颗粒融合在一起,形成精细的层并逐层构建零件。这类打印机的优势是:

·配置了工业级压电式打印头和创新性粉末管理系统,耐用性更强,运行时间也比较长。

·可以实现一次性打印与融合,消耗品更换次数少、停机时间短以及高嵌套密度,可以满足各种生产需求。

·具有实时粉末加热功能,还有独特的热管理系统、广泛的粉末选择范围,可以让生产出来的零件具有更好的特性。

坦白说,以上三种类型的3D打印机都有各自的优势,不过我反复对比,又跟公司高层领导商量之后,觉得还是 SAF 3D打印机更加符合我们公司的需求,所以就选了Stratasys H350 3D打印机,到现在已经用了3个多月了,暂时没有发现什么缺点。

以上就是关于3d打印机类型及优缺点的对比和分析,希望可以帮到大家~

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