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2020-09-22 【3D列印應(yīng)用】三大重點(diǎn)決勝負(fù)：雷射燒結(jié) VS.多射流熔融
【3D列印應(yīng)用】三大重點(diǎn)決勝負(fù)：雷射燒結(jié) VS. 多射流熔融
在常見(jiàn)的三種3D列印技術(shù)中，粉末列印的活動(dòng)結(jié)構(gòu)、一體成形以及免支撐…等特色總是帶來(lái)令人驚嘆的效果，但粉末3D列印的方式其實(shí)不只一種，材質(zhì)效果也各有所長(zhǎng)！
我們以知名大廠惠普HP的MJF技術(shù)（Multi Jet Fusion）和Sinterit的SLS技術(shù)（Selective Laser Sintering）為例，兩者都是粉末型3D列印，主要的區(qū)別則是加熱方式。
MJF可說(shuō)是SLS和噴墨技術(shù)的結(jié)合，以下將針對(duì)3D列印過(guò)程、成型效果、材質(zhì)特性及成本與速度做比較：
一、3D列印過(guò)程
將薄層粉末均勻平鋪於列印平臺(tái)，以雷射光對(duì)列印範(fàn)圍打點(diǎn)並直接燒結(jié)粉末；接著平臺(tái)下降一層厚的高度，重複鋪粉及雷射，直到列印完成。待列印機(jī)內(nèi)部冷卻後，方可剝除緊實(shí)的粉末塊體並取出成品。
平鋪第一層粉末在列印平臺(tái)並加熱到接近燒結(jié)的溫度，噴墨頭從上方噴灑溶劑，非成型區(qū)則噴灑精細(xì)劑以防止邊緣燒結(jié)；接著再以紅外光照射粉末，噴灑溶劑的部分會(huì)吸收熱源熔融成型，再鋪上新的一層粉末，不斷重複直到完成3D列印，列印完成後也需要等待冷卻才能取出。
二、成型效果
這兩種3D列印成品都呈現(xiàn)霧面質(zhì)感，其中MJF通常為黑色，因?yàn)樯钌軇┛梢愿行諢嵩矗?a href="http://www.88778853.com/en/products/3d-printers-sls">SLS零件則常為白色、較容易染色處理，灰色的SLS尼龍粉末也十分常見(jiàn)，這類(lèi)材料觸感較MJF更平滑。
MJF和SLS都是高精度的工業(yè)技術(shù)、無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)、適合一次性3D列印複雜的可動(dòng)樣品，然而MJF有更好的整體外觀，因?yàn)?a href="http://www.88778853.com/en/shop/hp-jet-fusion-540-3d-printer">MJF噴墨頭是以1200 DPI解析度（每單位約0.022mm）在列印處噴灑溶劑，而SLS的雷射光斑約0.3-0.4mm。
此外，MJF在非成型區(qū)域使用的精細(xì)劑有助於強(qiáng)化3D列印的特徵和銳利邊緣，不過(guò)MJF相比SLS技術(shù)而言更容易翹曲。
（MJF適合製作細(xì)緻結(jié)構(gòu)，如齒輪邊緣尖細(xì)的凸出構(gòu)造也能準(zhǔn)確呈現(xiàn)。）
三、材質(zhì)特性
兩種技術(shù)最常用的粉末一般為PA 12（尼龍聚合物），由於3D列印物件會(huì)因列印方向產(chǎn)生應(yīng)力差異，MJF在各方向性的應(yīng)力均勻度比SLS的表現(xiàn)更好；然而SLS列印機(jī)提供更多的材質(zhì)選擇，例如彈性TPU、TPE、PA11…等，技術(shù)發(fā)展較早且更成熟。
惠普HP的MJF目前僅提供PA材料，而重要的工程特性如：高耐衝擊、變形…等特性尚未完全成熟發(fā)展，隨著科技日新月異，相信未來(lái)會(huì)有更多材料選擇。
四、成本及速度
以MJF大廠惠普HP為例，搭配專(zhuān)業(yè)的後處理設(shè)備可大幅加快冷卻速度並去除多餘粉末，且80-85％的回收粉末可重複使用，而在SLS中，舊粉混合新粉的比例需達(dá)到50％。
另外，MJF技術(shù)可在粉末未填滿的狀態(tài)下列印，而SLS設(shè)備每次列印都需將粉末空間完全填滿，而列印時(shí)間的長(zhǎng)短取決於鋪粉層數(shù)的多寡，這是導(dǎo)致速度差異的主因，也因此對(duì)SLS而言，一次累積多個(gè)物件並盡量擺滿列印空間是最劃算的作法。
（以圖中的支架模型為例，體積23.8 cm3、長(zhǎng)寬高分別為101.9 x 45.0 x 18.0 mm，提供1個(gè)、10個(gè)及小量產(chǎn)100個(gè)的價(jià)格比較。）
下表可以看到，由於MJF專(zhuān)屬的後處理及冷卻簡(jiǎn)化流程，單一物件的3D列印價(jià)格較SLS更低，然而隨著數(shù)量增加，兩種技術(shù)的價(jià)格相當(dāng)趨近，因?yàn)橐淮涡粤杏《鄠€(gè)SLS零件會(huì)降低平均成本。
重點(diǎn)整理：
．SLS粉末燒結(jié)為雷射打點(diǎn)，MJF則噴塗溶劑再經(jīng)紅外光照成型
．MJF和SLS兩種技術(shù)都可3D列印高精度、霧面質(zhì)感、複雜可動(dòng)件、無(wú)需支撐的特性
．目前SLS可用的材料多元、技術(shù)成熟，MJF速度略快、機(jī)械應(yīng)力較平均
．兩種技術(shù)的少量生產(chǎn)成本相似，單一物件的MJF則較便宜
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參考資料