Modellazione a deposizione fusa vs. sinterizzazione laser selettiva

Una domanda comune è quale sia la tecnologia di produzione additiva più adatta a ciascuno. Ciò è particolarmente vero quando i metodi di produzione presentano alcune somiglianze fondamentali, come nel caso della modellazione a deposizione fusa (FDM), nota anche come fabbricazione di filamenti fusi, e Sinterizzazione laser selettiva (SLS)).

FDM e SLS sono tra le tecnologie di stampa 3D più diffuse. Entrambe utilizzano diversi materiali polimerici e possono creare qualsiasi cosa, dai prototipi alle parti per uso finale. Tuttavia, le differenze fondamentali tra le due tecnologie significano che hanno applicazioni diverse.

Questo articolo spiega i vantaggi e gli svantaggi di entrambe le tecnologie, in modo che possiate sapere esattamente cosa scegliere per il vostro prossimo progetto.

Vantaggi principali di SLS e FDM

• La FDM è in genere più veloce e i materiali di base sono più economici rispetto alla SLS, ma alcuni materiali ad alte prestazioni possono essere costosi.

• SLS offre una maggiore resistenza, ideale per le applicazioni ad alta sollecitazione o ad alto carico, come le parti per uso finale e le parti di ricambio. prototipi funzionali

• La SLS offre una migliore precisione dimensionale, rendendola più adatta a geometrie complesse.

• L'FDM offre una scelta più ampia di materiali

• Il processo di stampa FDM prevede la deposizione strato per strato di materiale fuso, mentre SLS utilizza un laser per sinterizzare il materiale in polvere, eliminando la necessità di strutture di supporto.

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Come funzionano le tecnologie FDM e SLS

La prima grande differenza tra FDM e SLS è la base della tecnologia.

In breve, SLS è un letto a polvere-che utilizza un laser per fondere i pezzi. In alternativa, la FDM utilizza un filamento termoplastico che viene fuso ed estruso attraverso un ugello riscaldato.

Questo ugello riscaldato è fondamentale per il processo FDM, in quanto consente la deposizione di materiale fuso sulla piattaforma di costruzione per creare parti strato per strato. La tecnologia FDM utilizza diversi tipi di polimeri termoplasticicome il PLA e l'ABS, che sono essenziali per ottenere progetti precisi e intricati.

Questa differenza significativa ha un impatto sui materiali, sulla precisione e sulle caratteristiche meccaniche dei pezzi realizzati con entrambe le tecnologie.

Il processo di stampa FDM

Il processo di stampa SLS

Materiali FDM vs. SLS

Poiché la SLS è basata su polveri e la FDM su filamenti, i materiali disponibili sono diversi pur essendo polimeri. La SLA, invece, utilizza un proiettore di luce digitale per polimerizzare la resina liquida strato per strato, producendo pezzi ad alta risoluzione con dettagli intricati e finiture lisce.

Le stampanti 3D casalinghe a basso costo utilizzano la tecnologia FDM, per cui c'è l'errata convinzione che la maggior parte dei tecnologia dei materiali offre prestazioni ridotte. Mentre l'FDM offre materiali "di base" a basso costo, esistono filamenti resistenti e versatili adatti all'uso industriale.

I pezzi FDM sono realizzati con materiali in acrilonitrile butadiene stirene (ABS).

Alcuni di questi filamenti includono:

• Acrilonitrile butadiene stirene (ABS)-I polimeri a base di acido folico sono piuttosto versatili, con varianti adatte a qualsiasi tipo di applicazione, dall'elettronica ai dispositivi medici.

• ULTEM 1010 e ULTEM 9085 sono materiali ad alte prestazioni e ritardanti di fiamma. Entrambi offrono elevati livelli di resistenza, che li rendono ideali per le applicazioni più complesse.

• Per saperne di più materiali FDM disponibili

SLS si basa su poliammidi (PA) in polvere. Sono disponibili diverse varietà, ideali per molteplici applicazioni industriali.

• PA 12 è il materiale SLS standard, che offre elevata resistenza e stabilità, resistenza chimica e biocompatibilità a prezzi competitivi.

• PA 12 Riempito di alluminio: L'aggiunta di alluminio alla PA conferisce un'eccellente stabilità dimensionale alle alte temperature, ma con la leggerezza di una plastica.

• PA 12 Ritardante di fiamma: Al PA12 viene aggiunto un ritardante di fiamma chimico, che lo rende adatto ai componenti elettronici e agli interni degli aerei.

• Vedere più di quanto è disponibile Materiali SLS

La stampa 3D SLA offre anche il vantaggio di utilizzare lo stesso materiale sia per la stampa principale che per le strutture di supporto. Questo approccio elimina la necessità di separare materiali di supportoIl supporto può essere rimosso senza dover affrontare la complessità delle diverse proprietà del materiale.

Forza FDM vs. SLS

La resistenza di una parte stampata varia in base a diversi fattori, come il materiale utilizzato, l'orientamento della stampa, lo spessore dello strato e altro ancora.

Sia SLS che FDM offrono materiali ad alta resistenza, ma SLS è in vantaggio per quanto riguarda la resistenza.

Il processo di sinterizzazione SLS elimina la necessità di strutture di supporto. Crea un pezzo più solido, mentre i materiali ad alta resistenza dell'FDM sono relativamente costosi e anisotropi (il che significa che i pezzi hanno un tasso di fallimento più elevato se non sono orientati in modo ottimale).

La tecnologia SLS semplifica la post-elaborazione e aumenta l'efficienza grazie all'utilizzo di polveri non sinterizzate come supporto, rendendola ideale sia per la prototipazione che per la produzione finale.

Aspetto FDM vs. SLS

I pezzi SLS sono stampati in bianco (o talvolta in grigio), il che li rende più facili da colorare. L'aspetto della stampa è tipicamente granuloso dopo la rimozione del supporto e della polvere in eccesso. Levigatura, burattatura e altre Post-elaborazione SLS Le opzioni possono ovviare a questo problema.

Un pezzo SLS realizzato in PA 12 e burattato per renderlo più liscio.

I pezzi FDM, invece, possono essere stampati in una gamma di colori. Ciò è particolarmente utile per i prototipi cosmetici. Dopo la stampa, le linee di stampa sono visibili. Per questo motivo, è normale optare per finiture come la levigatura o il lisciatura del vapore.

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Una cosa da notare sulla FDM è che è particolarmente incline all'"effetto scala". Quando ciò accade, ogni strato stampato diventa visibile.

Invece della superficie liscia prevista, la superficie danneggiata assomiglia a una scala. Questo effetto può essere mitigato dalla presenza di superfici rivolte verso l'alto anziché lateralmente. Questo è un aspetto da tenere presente anche con SLS, ma l'impatto di questa tecnologia è di gran lunga inferiore.

L'effetto scala è una considerazione essenziale per le parti FDM

Nella stampa 3D SLA, la luce UV viene utilizzata per polimerizzare la resina fotopolimerica dopo la stampa. Questa fase di post-elaborazione assicura una polimerizzazione completa, essenziale per la resistenza finale e la durata dei componenti stampati.

Applicazioni di prototipazione e produzione

Le tecnologie di produzione additiva sono versatili e servono sia per la prototipazione che per la produzione.

La FDM è una scelta popolare per la prototipazione grazie alla sua velocità e all'efficienza dei costi, che consentono una rapida iterazione e lo sviluppo di modelli visivi.

Al contrario, SLA e SLS sono spesso preferiti per applicazioni di produzione in cui sono essenziali un'elevata precisione e proprietà meccaniche superiori. La SLS, in particolare, è ampiamente utilizzata in settori esigenti come quello aerospaziale, automobilistico e sanitario, dove le prestazioni dei pezzi sono fondamentali.

La SLA trova la sua nicchia anche in settori come quello dentale e della gioielleria, dove la precisione e i dettagli sono fondamentali. Ogni tecnologia ha i suoi punti di forza, che le rendono adatte alle diverse fasi di sviluppo del prodotto e alle varie esigenze del settore.

Costi e ROI

Il costo dell'adozione delle tecnologie di produzione additiva può variare notevolmente in base al tipo di tecnologia, al volume di stampa e alle proprietà del materiale.

Le stampanti FDM sono generalmente le più convenienti, con modelli entry-level disponibili per poche centinaia di dollari, il che le rende accessibili alle piccole imprese e agli hobbisti.

Per contro, le stampanti SLA e SLS hanno un prezzo più elevato, che va da poche migliaia a decine di migliaia di dollari. Tuttavia, l'investimento in queste tecnologie può essere giustificato dai vantaggi che offrono, come la riduzione degli scarti di materiale, l'aumento della produttività e la migliore qualità del prodotto.

L'analisi approfondita dei costi e dei benefici è fondamentale per determinare il ritorno sull'investimento (ROI) per ogni tecnologia, assicurando che la soluzione scelta sia in linea con le esigenze specifiche e il budget del progetto.

Quando utilizzare FDM vs SLS

Quindi, quando si dovrebbe usare la SLS rispetto alla FDM? Dipende esclusivamente dalla vostra applicazione, poiché entrambe le tecnologie presentano dei vantaggi.

Per la prototipazione cosmetica: FDM

L'FDM può avere una precisione dimensionale diversa rispetto all'SLS, ma va bene per la prototipazione estetica. L'FDM è la tecnologia preferita per le rappresentazioni visive che non devono essere funzionali.

Per tempi di consegna brevi: FDM (con un leggero vantaggio)

Entrambe le tecnologie garantiscono che i pezzi arrivino rapidamente nelle vostre mani. Tuttavia, la FDM ha un piccolo vantaggio quando si tratta di tempi di consegna. Un pezzo SLS con materiali standard richiede sette giorni sulla piattaforma MakerVerse. La FDM ha un lead time di sei giorni.

Per i prototipi funzionali: SLS

La SLS offre parti vitali, il che la rende ideale per le applicazioni funzionali sottoposte a stress, usura e rottura. Inoltre, la sua precisione dimensionale la rende adatta a tali applicazioni. La stampa SLS è particolarmente vantaggiosa per la produzione di pezzi resistenti e funzionali e di geometrie complesse.

Per le parti di uso finale: SLS

Tutti i motivi per cui la SLS è solitamente migliore per i prototipi funzionali si applicano ai pezzi per uso finale. Mentre i pezzi FDM sono spesso utilizzati per scopi industriali, SLS è molto più comune.

Costi iniziali più bassi: FDM

I prezzi dei materiali variano notevolmente, in quanto i materiali ad alte prestazioni sono paragonabili ai materiali primari. Tuttavia, la creazione di parti con materiali FDM di base è in genere più economica. Questo è uno dei motivi per cui la tecnologia è così popolare per i prototipi visivi. In alternativa, la SLS offre un prezzo competitivo per la creazione di pezzi con buone proprietà meccaniche.

Nella FDM, le strutture di supporto sono necessarie per garantire il successo della stampa 3D, mentre la SLS elimina la necessità di strutture di supporto dedicate utilizzando polvere non sinterizzata.