Comparing FFF, SLA, and SLS technologies

FFF-, SLA- en SLS-technologieën, vergeleken

Toepassingen

Additieve productie (beter bekend als 3D-printen) wordt een steeds waardevoller hulpmiddel voor bedrijven. Zelf produceren valt vaak een stuk goedkoper uit dan productie uitbesteden, en biedt meer vrijheid om verschillende versies van een product te ontwerpen. De drie dominante 3D-printtechnologieën voor consumenten op dit moment zijn FFF (Fused Filament Fabrication), SLA (stereolithografie) en SLS (Selective Lader Sintering). Elke technologie heeft zo haar eigen voordelen en beperkingen, maar welke technologie is het beste voor uw bedrijfsbehoeften?

Alle 3D-printtechnologieën zijn gebaseerd op een gedeeld principe - een 3D CAD-model wordt horizontaal in verschillende dwarsdoorsneden opgedeeld, die vervolgens laag voor laag op elkaar worden geprint om een driedimensionaal object te vormen. Maar FFF-, SLA- en SLS-technologieën benaderen het printen van deze dwarsdoorsneden op fundamenteel verschillende wijze.

FFF (Gesmolten filament fabricage)

FFF is de meestgebruikte 3D-printtechnologie vanwege het gebruiksgemak en omdat deze technologie niet afhankelijk is van het gebruik van agressieve chemicaliën. FFF gebruikt grondstof in de vorm van dikke draden, meestal filament genoemd. Filament heeft een constante breedte van 1,75 mm of 2,85 mm en is normaal gesproken een thermoplastisch materiaal dat op een spoel wordt geleverd. Het FFF-proces extrudeert het filament door een verwarmd mondstuk. Dat mondstuk is gemonteerd op een bewegingssysteem dat het rond een opbouwgebied doet bewegen. Gesmolten filament uit het mondstuk wordt op een platform gedeponeerd, waar het afkoelt om een laag te vormen. Het bed zakt dan een fractie van een millimeter om een nieuwe laag te beginnen. Dit proces wordt herhaald totdat een compleet object is gevormd.

FFF 3D printing
FFF 3D-printen

Voordelen

  • Het materieel is relatief eenvoudig te gebruiken en te onderhouden

  • Het materieel en het proces zijn beter betaalbaar en meer kosteneffectief dan andere belangrijke 3D-printmethodes

  • Het proces is relatief schoon en vereist geen gebruik van agressieve chemicaliën

  • Het materieel is compact en kan op een bureau of een rek worden gemonteerd

  • Het hele proces voltrekt zich op één station - u heeft geen extra materieel nodig

  • Er is een grote verscheidenheid aan materialen verkrijgbaar, met verschillende technische eigenschappen

  • De relatief lage prijs van het materieel betekent dat meerdere printers samen kunnen worden gebruikt voor een flexibele, schaalbare productie en kortere doorlooptijden.

Nadelen

  • De lijnen van de verschillende lagen zijn vaak zichtbaar op de eindonderdelen

  • De kwaliteit van de laaghechting kan de mechanische sterkte van het onderdeel beïnvloeden (anisotrope mechanische eigenschappen)

Om te onthouden

FFF is ideaal voor een kantooromgeving, want het materieel is eenvoudig te gebruiken en onderhouden, en het proces is niet afhankelijk van het gebruik van agressieve chemicaliën of nabewerkingsstations. Er is een enorme verscheidenheid aan verbruiksmaterialen die relatief goedkoop zijn in vergelijking met andere methoden. Het verbruiksmateriaal wordt gedistribueerd in de vorm van filament op een spoel: dit is gemakkelijk te gebruiken en kan voor langere tijd worden bewaard.

FFF 3D-geprinte onderdelen hebben soms ondersteunende structuren nodig, maar dit kan worden voorkomen als er in het CAD-ontwerpproces rekening wordt gehouden met de productiemethode. Dubbele doorvoer betekent dat er twee materialen kunnen worden gebruikt in één print. U kunt dit doen voor esthetische doeleinden, door meerdere kleuren van hetzelfde materiaal te gebruiken. U kunt dit ook doen voor variatie in de mechanische eigenschappen, door twee verschillende soorten compatibel materiaal te gebruiken. U kunt ook speciaal ondersteunend materiaal gebruiken, zoals in water oplosbaar PVA-ondersteuningsmateriaal waarmee u oplosbare ondersteunende structuren kunt printen, of Breakaway-ondersteuningsmateriaal, waarmee u ondersteunende structuren kunt printen die makkelijk van het onderdeel loskomen. Het gebruik van speciale ondersteuningsmaterialen zorgt ervoor dat het uiteindelijke onderdeel een glad afgewerkt oppervlak heeft, voor een onderdeel van hoge kwaliteit met minimale nabewerking.

SLA (Stereolithografie)

Een andere belangrijke 3D-printtechnologie is SLA. SLA maakt gebruik van hars die uithardt onder UV-straling als grondstof. De hars wordt in een container met een glazen bodem gegoten. Hierin wordt een platform ondergedompeld. Op basis van de ingevoerde CAD-gegevens wordt de hars door een UV-laser of DLP-projector selectief uitgehard tot een horizontale laag. Het platform wordt daarna omhoog getild, zodat de niet uitgeharde hars vlak komt te liggen. Dit proces wordt herhaald totdat een compleet object is gevormd.

SLA 3D printing
SLA 3D-printen

Voordelen

  • Delen met een complexe geometrie hebben een oppervlakteafwerking van hoge kwaliteit en het meeste detail van de drie technologieën: dit maakt SLA ideaal voor kleinschalige onderdelen

  • Het materieel is compact en relatief eenvoudig te bedienen

  • U kunt met deze printmethode meerdere materialen met verschillende eigenschappen gebruiken

Nadelen

  • Verbruiksmaterialen kunnen niet veilig zonder handschoenen worden gehanteerd, ruiken onaangenaam en zijn licht ontvlambaar

  • De artikelen moeten verder uitharden tijdens de nabewerking

  • De verbruiksmaterialen zijn plakkerig en kunnen contaminatie op de werkplek veroorzaken als ze niet goed worden uitgehard

  • Er zijn bijna altijd ondersteunende structuren nodig, die sporen achterlaten op het oppervlak van de print

  • Het is onmogelijk om meerdere materialen of kleuren in een enkele print te combineren

  • Het bouwvolume van desktop SLA-printers is relatief klein in vergelijking met de andere twee technologieën

  • De onderdelen moeten worden voorbereid met gaten zodat de niet-uitgeharde hars uit de gesloten structuren kan weglopen

Om te onthouden

SLA is zeer geschikt voor delen met een complexe geometrie die fijne details vereisen, maar de geprinte onderdelen hebben in bijna alle gevallen ondersteunende structuren nodig.

De nabewerking is een complexer proces vergeleken met FFF: de onderdelen moeten worden gereinigd met agressieve chemicaliën zoals isopropylalcohol, en moeten worden uitgehard in een UV-oven voordat ze kunnen worden gehanteerd. Als gevolg van het gebruik van agressieve chemicaliën heeft u een goed geventileerde ruimte nodig voor de productie en nabewerking.

De grondstof is een hars die licht ontvlambaar is, onaangenaam ruikt en beperkt houdbaar is. Oude en nieuwe hars kunnen niet worden gemengd, zodat u hogere kosten oploopt vanwege materiaalverspilling. De prijs van grondstof is relatief hoog in vergelijking met de andere technologieën.

SLS (Selective Laser Sintering)

De derde belangrijke printmethode is SLS. SLS maakt gebruik van ruw materiaal in poedervorm, doorgaans een polymeer Het poeder wordt opgeslagen in een container, waar een recoating blade een dunne laag materiaal verdeelt over het bouwoppervlak. Een krachtige laser smelt de kleine materiaaldeeltjes samen, zodat er één enkele horizontale laag wordt gevormd op basis van de CAD-gegevens. De container wordt vervolgens een fractie van een millimeter verplaatst om een nieuwe laag te starten. Een recoating blade veegt vervolgens over het bouwoppervlak om een nieuwe laag ruw materiaal af te zetten. Niet-gesmolten poeder wordt gerecycled door het te zeven en te mengen met niet-gebruikt poeder. Dit proces wordt herhaald totdat een compleet object is gevormd.

SLS 3D printing
SLS 3D-printen

Voordelen

  • De afgewerkte onderdelen hebben geen zichtbare lagen, hoewel ze een 'korrelig' oppervlak kunnen hebben

  • De afgewerkte onderdelen hebben relatief hoogwaardige mechanische eigenschappen in alle richtingen (isotropische mechanische eigenschappen).

  • Ondersteuningsmateriaal is niet nodig bij het printen

Nadelen

  • Het materieel is groot en daarmee ongeschikt voor een kantooromgeving

  • De grondstof is een poeder dat gevaarlijk kan zijn als het wordt ingeademd

  • Het is lastig om snel van materiaal of kleur te veranderen

  • Het materieel en de verbruiksartikelen zijn duur om te kopen, en het gebruik en onderhoud vereist getrainde werknemers, waardoor u nog meer kosten oploopt.

  • U hebt stations voor nabewerking en poederrecycling nodig, wat extra kosten met zich meebrengt

  • Het proces kan onrendabel zijn als u niet het hele containervolume gebruikt

Om te onthouden

De vrijheid om gedetailleerde, complexe vormen te ontwerpen zonder gebruik te hoeven maken van ondersteunende structuren geeft u veel vrijheid, en laaglijnen zijn onzichtbaar op het uiteindelijke onderdeel.

De kosten zijn een groot nadeel – SLS is de duurste oplossing van de drie belangrijkste 3D-printtechnologieën voor wat betreft de aanvankelijke installatie en onderhoud. De gecompliceerde aard van het materieel vereist ook getraind personeel om het te bedienen, wat extra kosten met zich meebrengt.

Het wordt aangeraden om met het maximale volume te printen om te voorkomen dat u met grote hoeveelheden gebruikt poeder blijft zitten, dus is het niet ideaal voor afzonderlijke onderdelen van kleine productieruns.

Vanwege het gebruik van krachtige lasers en vanwege het stof dat door het proces ontstaat, kan SLS een gevaarlijk proces zijn. Het materieel neemt ook veel ruimte in, dus u heeft een speciaal toegewijde ruimte nodig voor de installatie.

Conclusie

Deze drie belangrijke technologieën hebben alledrie hun unieke gebruiksscenario's. SLA is ideaal voor kleine objecten met complexe eigenschappen en details. SLS is ideaal voor grotere productievolumes en industriële oplagen, wanneer het volledige bouwvolume elke keer wordt gevuld.

FFF-gebruikers kunnen snel aan de slag gaan. Het betaalbare, toegankelijke en veelzijdige karakter van FFF-technologie betekent dat er geen extra ruimte of gespecialiseerde medewerkers nodig zijn om een interne 3D-printoplossing te installeren en bedienen. Bedrijven kunnen significant besparen op ontwikkelingstijd en -kosten vergeleken met traditionele methodes, en processen worden flexibeler omdat producten op een iteratieve manier kunnen worden ontwikkeld. Met FFF heeft u te maken met de minste hoeveelheid nabewerking en rommel in vergelijking met de andere belangrijke technologieën; dit geeft FFF voor gebruik in een kantooromgeving een duidelijke voorsprong ten opzichte van de alternatieven. En als een extra bonus betekent het wijdverbreide gebruik van FFF 3D-printers dat er een schat aan informatie en bronnen gratis beschikbaar is.

Voor meer informatie over hoe FFF 3D-printen uw interne productie kan stroomlijnen, kunt u onze ontdekkingspagina's bezoeken.

Meer informatie over 3D-printen

Read more blogs