激光烧结成型(SLS)和惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)是聚合物和弹性体领域中比较常见的两种3D打印技术。尽管它们有一些相似之处,但这两种技术之间存在一些差异,使得它们在不同情况下各自更为适用。
3D打印技术描述
激光烧结成型(SLS)
激光烧结成型(SLS)技术中,使用3D CAD模型的横截面来阐释,打印机在构建平台上沉积一层材料粉末。高功率二氧化碳激光根据CAD模型的所需形状烧结这一层,然后在前一层上再沉积一层材料,并再次进行烧结。这种分层和烧结的过程会重复进行,直到部件成型。
惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)
惠普尼龙多流射熔融成型(MJF),也称为HP MJF,与激光烧结成型(SLS)相似。然而,在惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)中,每一层粉末沉积并加热到接近烧结温度后,喷墨阵列会在该层上喷射液体熔合剂,该熔合剂促进红外线的吸收。同时,在部件的外边缘放置细化剂,然后红外光源将所有材料一起烧结,随后在前一层上沉积新的一层粉末。这些过程会重复进行,直到部件成型。
SLS 和 HP MJF的相似之处
这两种技术的主要相似之处包括:
- 两者都是粉末熔融技术,都涉及使用粉末材料进行打印
- 两者都需要热源进行烧结
- 两者在打印过程中都不需要支撑结构,因此可以构建复杂的几何形状
- 两者都通过逐层构建来工作
- 两者都主要使用热塑性塑料和弹性体
SLS 和HP MJF的差异
材料
SLS技术的历史更为悠久,在1997年获得专利。经过多次改进,这项技术现可适用于多种材料,如聚酰胺 11(PA 11)、聚酰胺 12(PA 12)、聚酰胺 12玻璃纤维填充(PA 12 Glass-filled)、聚醚嵌段酰胺2301 3D(PEBA 2301 3D)、铝填充聚酰胺(Alumide)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)等。这为激光烧结成型(SLS)技术工艺提供了多样化的选择和灵活性。
相比之下,MJF技术相对较新,直到2017年才开始商业化。因此,这项技术目前只能使用少量材料,如聚酰胺 11(PA 11)、聚酰胺 12(PA 12)和热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)。
尺寸精度和特征分辨率
这两种技术都具有高尺寸精度。然而,比较惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)和激光烧结成型(SLS),激光烧结成型(SLS)部件的特征分辨率略优于惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)。尽管如此,由于两种技术都容易发生翘曲,打印时应避免大面积的平面。
处理时间
激光烧结成型(SLS)和惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)在打印单个部件时所需时间大致相同。然而,考虑整个过程,包括机器设置、打印和冷却,惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)所需时间更短,原因是惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)打印机具有可拆卸的构建平台,可以让打印好的部件在机器外冷却。此外,惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)在大批量生产时更快,因为这项技术可以同时打印几十个部件。
在可回收性方面,惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)打印部件的粉末回收率可达80%,而激光烧结成型(SLS)的可回收率为30%至50%。
表面处理
两种技术生产的部件的表面处理都有颗粒感,但惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)部件的表面稍微更光滑一些。激光烧结成型(SLS)部件通常是白色或灰色,可以染成各种颜色。惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)使用的熔合剂是黑色的,旨在增强对红外线的吸收。因此,惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)部件通常呈现灰色外观,并且通常会被染成黑色。
3D打印部件的性能
MJF和激光烧结成型SLS打印的部件在机械和物理性能上略有不同。以下表格详细比较了SLS和MJF的性能。
性能 | MJF | SLS |
拉伸强度 (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) |
断裂伸长率 (%) | 20 (X,Y) 15 (Z) | 18 (X,Y) 24(Z) |
熔点(°C) | 187 | 176 |
部件尺寸
激光烧结成型(SLS)打印能够生产尺寸更大的部件(最大可达600 x 350 x 560 毫米),而惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)打印的最大尺寸为380 x 284 x 380 毫米。另一方面,惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)可以打印的最小特征尺寸为0.5 毫米,而激光烧结成型(SLS)可以打印的最小特征尺寸为0.6 毫米。
成本
惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)和激光烧结成型(SLS)单个零件的生产成本大致相同,但随着规模的扩大,惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)的成本会更低。这是因为惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)打印机能够同时打印多个部件。
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如何选择合适的3D打印技术
性能 | SLS | MJF |
材料 | 可以打印多种材料,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 | 相较于 惠普尼龙多流射熔融成型(MJF) 技术,其部件的尺寸精度稍高 | 部件的尺寸精度非常高 |
加工时间 | 生产部件的时间比惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)长,尤其是对于大批量订单 | 相较于激光烧结成型(SLS)技术,打印部件所需的时间更短。这归因于惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)打印机配备了可移动的构建平台,使得部件可以在打印机外部冷却。这些打印机还能同时打印多个零件 |
后处理 | 打印出来的部件表面有一定的颗粒感 | 打印出来的部件表面同样具有颗粒感,但比激光烧结成型(SLS)技术打印的部件稍微平滑一些 |
部件尺寸 | 能够生产尺寸最大为600 x 350 x 560毫米的部件,最小特征尺寸为0.6毫米 | 能够生产的零件尺寸范围最大可达380 x 284 x 380毫米,最小可达0.5毫米 |
成本 | 在单件生产成本方面,惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)和激光烧结成型(SLS)大致相同,但随着生产规模的扩大,惠普尼龙多流射熔融成型(MJF)的部件成本更低。 |
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