FDM与SLA与SLS—比较

增材制造（AM）是生产过程的一个宽泛的术语，在这种生产过程中，“一层一层地添加材料（而不像传统加工那样减去材料）”。到目前为止，有七种不同类型的AM进程，其中最流行的是：FDM、SLA和SLS。

FDM–熔融沉积建模

熔融沉积建模（FDM），又称为FFF（熔丝制造），是最著名的技术，也是材料挤出过程的一部分。它使用热塑性材料，通常是长丝线轴的形式。挤出机的加热喷嘴熔化材料，然后沉积到基板上。FDM有几个优点。印刷过程简单易学，中等速度，通常不需要很大的空间。大多数打印机都是桌面大小的，这使它们成为办公室的理想选择。但另一方面，FDMs也被用作大型工业机器，以支持制造过程。在这种情况下，可以使用颗粒形式的建筑材料，而不是长丝。

企业和个人用户使用FDM来创建功能原型、产品概念模型或快速工具。由于一些生产商获得了FDA的批准，医疗模型越来越受欢迎。

FDM设计

要为FDM 3D打印机创建模型，您需要使用计算机辅助设计（CAD）或三维计算机图形软件。这种技术在空心部件、咬边和悬垂等方面存在一些问题，因此必须设计和制造支撑结构，如盒子、天花板或腹板，以便打印模型。幸运的是，软件分析了模型，并根据它们的几何结构为我们设计了合适的支撑结构。只有一台挤出机的FDM 3D打印机使用与整个模型相同的材料创建支撑。在这种情况下，它们必须机械分离。采用双挤出机甚至更多挤出机的设备正变得越来越流行。它使使用溶于水的支撑材料成为可能，但过程相当长，有时它比你需要使用的水还要多，比如柠檬酸。最后不是每一种印刷材料都粘在溶解性支撑材料上，另一个重要因素是建筑平台上的模型定位。它的布置方式必须不需要大量的支撑。

FDM的优点

·无毒，但一些纤维（如ABS）会产生有毒烟雾。通常这是一个环境安全的过程。

·多种彩色印刷材料，价格不贵，利用率高。

·设备成本低或适中。

·低或中等后处理成本（支架拆除和表面处理）。

·最适合中型构件。

·部件的孔隙度几乎为零

·材料的高结构稳定性、耐化学性、耐水性和耐温性。

·与其他桌面技术相比，体积相当大：600 x 600 x 500 mm。

FDM的缺点

有限的设计选项。不能在垂直面产生薄壁，锐角，锐边。

印刷模型在垂直构建方向上是最弱的，因为添加层方法导致材料性质的各向异性

需要支撑。

不太准确，公差在0.10至0.25 mm之间。

拉伸强度约为注塑相同材料的三分之二。

难以控制构建室的温度，这对于获得最佳效果至关重要。

垂直建造平面中的“楼梯踏步”问题。

SLA–光固化成型法

第二个最流行的工艺称为SLA（光固化），是还原光聚合的一部分。这是第一项获得专利的AM技术。在这个过程中，将一大桶光聚合树脂暴露在激光束或数字光投影仪中。能源使平台上的材料层层硬化。完成后，平台向上移动，一层树脂淹没在表面。它很重要的一点是，要封闭大桶，防止树脂烟气逸出。光室本身需要不透明或着色，以防止环境光过早固化过程。

SLA和FDM一样，都需要支持结构。但在这种情况下，它们总是由相同的材料制成。印刷完成后，将已完成的部分排干，用溶剂清洗，去除多余的树脂，然后在紫外光下完全固化部件。只有这样，支撑结构才能通过切割拆除

有了SLA，你可以打印一系列的光聚合物，如环氧树脂，聚氨酯，丙烯酸酯，弹性体和乙烯基。你可以用这些材料来制作非功能原型、卡扣和铰链、医疗模型，尤其是牙科用模型，以及铸造模型

为SLA设计

在为SLA设计模型时，您需要遵守几乎相同的规则，例如为FDM设计。由于所需的结构，零件的布置应避免多余的支撑，在SLA中，冗余支撑可以采用腹板、点、天花板或角撑板的形式。成品为半透明，层厚可低至0.05-0.15mm。

SLA的优势

·良好的表面光洁度，层厚在0.05–0.15 mm之间。

·成品零件可以涂漆。

·速度适中。

·低产量（1-20）零件的经济性。

SLA的弊端

·昂贵的材料。

·后处理不仅是必需的，而且是多线程、混乱的过程。打印完成后，需要在超声波浴中清洗树脂或将零件浸泡在IPA（异丙醇）中，然后必须拆下支架，然后用紫外线灯固化打印输出。

·树脂本身有毒，但与异丙醇混合更危险。液体应妥善保管，并送专业公司处理。

·废料不可回收，难以管理

·需要支撑

·由于材料特性的各向异性，打印输出在垂直构建方向上最弱。

·激光器需要定期校准

·不同的树脂层厚度可能不同

·光聚合物是有毒的，以及在过程中逸出的烟雾。

选择性激光烧结

SLS代表粉床添加剂制造工艺。

SLS是3D打印行业历史最悠久的工艺之一，也是目前最著名和最可预测的添加剂制造技术。它的工作方式非常简单。激光束在密封室中烧结粉末材料，有时在惰性气体气氛中防止氧化。当燃烧室预热时，刚好低于粉末的熔化温度，激光仅用于添加少量能量来熔化粉末。

当层烧结完成后，平台重新定位，一个专用机构将粉末层从供给室补充到印刷室，然后重复该过程。在SLS技术中，不需要支撑，因为未烧结的粉末，包围在印刷室中的打印输出，本身就成为一个支撑物。

SLS技术的精度取决于激光束、其直径和激光路径：垂直于层（H-BOT）或与层成一定角度（振镜）。精度还取决于层高。只要所设计的对象能够除去模型内未烧结的粉末，就可以制造出各种复杂的固体结构，即使内部零件是移动的。

印刷后，多余的粉末可以简单地用吸尘器或刷子除去。为了获得最佳效果，打印输出也可以进行喷砂处理。选择性激光烧结使用广泛的材料，如热塑性塑料、弹性体和蜡。一些工业机器使用粉末金属（SLM、DMLS、LPBF）或陶瓷。

当我们比较SLS、SLA和FDM的应用数量时，选择激光烧结无疑是潜在应用最多的一个。从可在风洞中测试或通过其他实验测试的功能性、可移动原型，到以低或中等体积印刷的最终组件。装配零件、卡扣和铰链、快速模具、模具、铸造和成型用型芯和模具、产品概念模型、医疗和牙科植入物构成了一系列用途。它也用于教育需要，研究人员和学者都用来教学生。

为SLS设计

设计师选择SLS是因为它给了他们形式上的自由。创建具有复杂几何结构的可移动部件是可能的。由于不需要支撑结构，因此更容易准备更详细的项目，具有锋利的边缘和薄壁。层厚在0.06–0.15 mm之间，使其非常精确。与FDM和SLA的情况相同，材料性质的各向异性使零件在垂直构建方向上较弱。

SLS的优势

不需要支撑结构。

内部几何形状复杂的活动部件。

光滑表面-很难注意到该层。

耐用打印输出。

印刷后粉末可重复使用。

使用整个工作区域时，材料成本低至中等。

与工业机器相比，台式SLS 3D打印机价格便宜。

不需要熟练工人（只需要台式SLS 3D打印机）。

SLS的缺点

工业机器价格昂贵。

交付周期长。

更换材料时必须精确清洁机器，以避免污染。

较长的打印时间（对于较大的对象）。

对于后处理过程中的粉末管理，建议使用真空吸尘器和压缩空气，因为它会产生灰尘。