Comparing FFF, SLA, and SLS technologies

Confronto tra le tecnologie FFF, SLA e SLS

Applicazioni

La fabbricazione additiva (nota comunemente come stampa 3D) è uno strumento sempre più prezioso per l'azienda. La fabbricazione interna può infatti ridurre notevolmente i costi rispetto all'outsourcing e offre maggiore libertà per la creazione di più iterazioni di progetto. Le tre tecnologie di stampa 3D dominanti che vengono utilizzate oggi sono la stampa FFF (fabbricazione a fusione di filamento), SLA (stereolitografia) SLS (sinterizzazione laser selettiva). Ogni tecnologia presenta vantaggi e limiti, ma qual è quella più indicata per le tue esigenze aziendali?

All 3D printing technologies are based on a common principle – a 3D CAD model is sliced horizontally into separate cross-sections, that are then printed sequentially on top of each other to form a three-dimensional object. However, FFF, SLA, and SLS technologies take fundamentally different approaches to printing these cross-sections.

FFF (fused filament fabrication)

FFF is the most commonly used 3D printing technology, due to its ease of use and lack of reliance on harsh chemicals. FFF uses a thick string of raw material, commonly referred to as filament. Filament is a constant width of either 1.75 mm or 2.85 mm, and is typically a thermoplastic that is delivered on a spool. The FFF process extrudes the filament through a heated nozzle, which is mounted on a motion system that moves it around a build area. Melted filament from the nozzle is deposited onto a build plate, where it cools and solidifies to form a layer. The bed then moves down by a fraction of a millimeter to start another layer. The process is repeated until the complete object is formed.

FFF 3D printing
Stampa 3D FFF

Vantaggi

  • L'apparecchiatura è relativamente facile da utilizzare e gestire

  • Apparecchiatura e processo sono più convenienti ed economici di altri importanti metodi di stampa 3D

  • Il processo è relativamente pulito e non richiede l'uso di agenti chimici aggressivi

  • La natura compatta dell'apparecchiatura ne rende possibile il montaggio su desktop o in rack

  • L'intero processo si svolge in un'unica postazione, senza la necessità di altre apparecchiature

  • È disponibile un'ampia varietà di materiali, con diverse proprietà tecniche

  • Il prezzo relativamente ridotto dell'apparecchiatura consente l'utilizzo di più stampanti insieme, per una produzione flessibile e scalabile e tempi di consegna ridotti

Svantaggi

  • Spesso sulle parti finali sono visibili le linee degli strati

  • La qualità dell'adesione degli strati può influenzare la resistenza meccanica della parte (proprietà meccaniche anisotropiche)

Indicazioni principali

La stampa FFF è ideale per l'ambiente di ufficio, in quanto l'apparecchiatura è facile da utilizzare e gestire, e il processo non si basa sull'uso di agenti chimici aggressivi o postazioni di post-lavorazione. È disponibile una varietà estremamente ampia di materiali di consumo che sono abbastanza economici rispetto agli altri metodi. I materiali di consumo sono distribuiti sotto forma di filamento su una bobina facile da utilizzare e possono essere conservati per un periodo di tempo esteso.

Le parti stampate in 3D con la tecnologia FFF talvolta possono richiedere strutture di supporto, ma questa operazione può essere evitata se il processo di progettazione CAD prende in considerazione il metodo di fabbricazione. L'estrusione doppia rende possibile utilizzare due materiali in un'unica stampa. Tale processo può essere utilizzato per finalità estetiche, usando più colori dello stesso materiale. Può anche essere utilizzato per modificare le proprietà meccaniche, usando due tipi diversi di materiale compatibile. Un'altra possibilità consiste nell'uso di un materiale di supporto dedicato, come il materiale di supporto PVA idrosolubile che è in grado di stampare strutture di supporto dissolvibili o il materiale di supporto Breakaway, che è in grado di stampare strutture di supporto che si staccano facilmente dalla parte. L'uso di materiale di supporto dedicato garantisce che la parte finale abbia una finitura superficiale liscia, per una parte di alta qualità con una post-lavorazione minima.

Stereolitografia (SLA)

Un'altra tecnologia di stampa 3D importante è l'SLA, che usa come materia prima una resina che può essere essiccata con i raggi ultravioletti. La resina viene versata in un contenitore con il fondo di vetro nel quale viene immersa una piattaforma di stampa. Un laser UV o un proiettore DLP indirizza la luce a raggi ultravioletti sulla resina per trasformarla selettivamente in uno strato orizzontale dei dati CAD. La piattaforma quindi solleva il contenitore consentendo di livellare la resina non essiccata. Questo processo viene ripetuto fino a formare l'oggetto completo.

SLA 3D printing
Stampa 3D SLA

Vantaggi

  • Le parti caratterizzate da geometrie complesse hanno una finitura superficiale di qualità elevata e il livello massimo di dettaglio tra le tre tecnologie, caratteristiche che rendono l'SLA ideale per le parti in scala ridotta

  • L'apparecchiatura è compatta e relativamente semplice da utilizzare

  • Utilizzando questo metodo è possibile stampare più materiali con diverse proprietà

Svantaggi

  • I materiali di consumo non sono sicuri da maneggiare senza guanti, hanno un odore sgradevole e sono infiammabili

  • Durante la post-lavorazione devono essere ulteriormente essiccati

  • I materiali di consumo sono appiccicosi e possono causare la contaminazione del luogo di lavoro se non vengono essiccati correttamente

  • Sono quasi sempre necessarie delle strutture di supporto, che lasciano degli artefatti sulla superficie della stampa

  • Non è possibile combinare più materiali o colori in una sola stampa

  • Il volume di stampa delle stampanti SLA desktop è relativamente ridotto rispetto alle altre due tecnologie

  • Le parti devono essere preparate con dei fori, in modo che la resina non essiccata possa fuoriuscire dalle strutture chiuse

Indicazioni principali

Sebbene l'SLA sia adatto alle parti caratterizzate da geometrie complesse che richiedono dettagli precisi, le parti stampate dovranno utilizzare le strutture di supporto in quasi tutti i casi.

La post-lavorazione è un processo molto più complesso rispetto all'FFF: le parti devono essere pulite con agenti chimici aggressivi, come l'alcol isopropilico e devono essere essiccate in un forno a raggi ultravioletti prima di poter essere maneggiate. A causa dell'uso di agenti chimici aggressivi, è necessaria un'area ben ventilata per il funzionamento e la post-lavorazione.

La materia prima è una resina, che è infiammabile, ha un odore sgradevole e ha una durata limitata. Non è possibile mescolare resine vecchie e nuove, per cui i costi sono superiori a causa dello spreco di materiale. Il prezzo della materia prima è relativamente elevato rispetto alle altre tecnologie.

Sinterizzazione laser selettiva (SLS)

Il terzo metodo di stampa principale è il metodo SLS, che usa una materia prima in polvere, in genere un polimero. La polvere viene conservata in un contenitore, dove una paletta di riverniciatura distribuisce uno strato sottile di materiale sull'area di stampa. Un laser ad alta potenza fonde le piccole particelle di materiale unendole, in modo da formare un unico strato orizzontale di dati CAD. Il contenitore si sposta quindi di una frazione di millimetro per avviare un nuovo strato e una paletta di riverniciatura si muove nell'area di stampa per depositare un nuovo strato di materia prima. La polvere non fusa viene riciclata setacciando e mescolando la polvere setacciata con quella inutilizzata. Questo processo viene ripetuto fino a formare l'oggetto completo.

SLS 3D printing
Stampa 3D SLS

Vantaggi

  • Le parti finite non hanno strati visibili, sebbene possano avere una superficie granulosa

  • Con la tecnologia SLS, le parti finite dispongono di proprietà meccaniche relativamente elevate in tutte le direzioni (proprietà meccaniche isotropiche)

  • Il materiale di supporto non è necessario durante la stampa

Svantaggi

  • L'apparecchiatura è grande e pertanto non adatta all'ambiente di ufficio

  • La materia prima è una polvere che può essere pericolosa se inalata

  • È difficile sostituire i materiali o i colori con facilità

  • L'apparecchiatura e i materiali di consumo sono costosi da acquistare e la manutenzione richiede manodopera qualificata che comporterà ulteriori costi

  • Il processo richiede una postazione per la post-lavorazione e una postazione di riciclo della polvere, che aggiungono costi ulteriori

  • Il processo può essere antieconomico se non si utilizza l'intero volume del contenitore

Indicazioni principali

La libertà di progettare forme intricate e complesse senza la necessità di strutture di supporto consente grande libertà di progettazione e le linee degli strati non sono visibili sulla parte finale.

Il costo è il principale inconveniente: la tecnologia SLS è la soluzione più costosa delle tre principali tecnologie di stampa 3D in termini di configurazione iniziale e manutenzione. La natura complicata dell'apparecchiatura, inoltre, richiede manodopera qualificata, il che aggiunge ulteriori costi.

È consigliabile stampare con il massimo volume possibile, per evitare di avere grandi quantità di polvere usata, pertanto non si tratta di un metodo ideale per parti singole di cicli di produzione ridotti.

A causa dell'uso di laser potentissimi e alla polvere creata dal processo, l'SLS può essere un processo rischioso e, a seconda delle dimensioni dell'apparecchiatura, sarà necessario uno spazio specializzato per l'installazione.

Conclusione

Queste tre tecnologie principali hanno casi d'uso specifici. L'SLA è ideale per piccoli oggetti con caratteristiche e dettagli intricati. L'SLS è ideale per la produzione di grandi volumi e cicli di stampa industriali in cui ogni volta viene riempito l'intero volume di stampa.

Gli utenti della stampa FFF possono partire alla grande velocemente. La natura conveniente, accessibile e versatile della tecnologia FFF fa sì che l'implementazione di una soluzione di stampa 3D interna non richieda spazio aggiuntivo e un personale specializzato per utilizzarla. Le aziende sono in grado di ridurre notevolmente tempo e costi rispetto ai metodi tradizionali e i processi sono più flessibili, in quanto i prodotti possono essere sviluppati in maniera iterativa. La stampa FFF implica meno post-lavorazione e disordine in genere creati da tutte e tre le tecnologie principali, offrendo dunque un chiaro vantaggio rispetto alle alternative per l'uso in ambiente di ufficio. Come vantaggio ulteriore, l'uso diffuso della stampa 3D FFF implica una ricchezza di informazioni e risorse disponibili gratuitamente.

Per ulteriori informazioni su come la stampa 3D FFF può semplificare la fabbricazione interna, visita le nostre pagine esplorative.

Ulteriori informazioni sulla stampa 3D

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