3D-utskrift med filament kontra resin

Generellt sett finns det två huvudsakliga typer av 3D-skrivare för konsumenter på marknaden: hartsskrivare (mSLA/DLP) och filament-3D-skrivare (FDM/FFF). Den huvudsakliga skillnaden mellan dessa två typer av skrivare är materialet som används för att skapa fysiska 3D-modeller. Hartsskrivare använder hartsmaterial – och FDM-3D-skrivare använder plastpolymermaterial, och det är inte bara det. Hur utskriftsprocessen fungerar, förberedelser, egenskaperna hos den utskrivna modellen och många andra saker skiljer sig också åt. Här förklarar vi detaljerna om de två huvudsakliga 3D-skrivartyperna på marknaden:

3D-utskrift med filament

3D-utskrift med filament introducerades först av Scoot Crump 1988 (Stratasys) och använder termoplastisk extrudering för att bygga modellen. Den enkla processen använder mekanisk rörelse längs XYZ-axeln medan huvudet extruderar material som en limpistol. Termoplast kan lätt extruderas vid smält temperatur och stelnar vid normal temperatur utan någon förändring i egenskaper och kräver ingen ytterligare efterbearbetning eller rengöring. Detta gjorde 3D-utskrift med filament till den mest populära på den breda marknaden, särskilt konsumentmarknaden.

Att använda en filament-3D-skrivare medför nästan ingen skada eftersom den inte använder giftiga material och maskinen är säker och kan enkelt användas (till exempel är det en mycket säker åtgärd att kapsla in maskinen, även för barn).

Funktionerna hos 3D-utskrift med filament

• 3D-utskrift med filament är en torr process – inga giftiga material är involverade i processen, men utskrift av material med hög temperatur som ABS, ASA eller Nylon skapar ångor som inte är bra för hälsan.
• Filamentmaterial är en plasttråd med en viss diameter som matas, smälts och extruderas med en mindre diameter – denna process minskar materialets styrka och hållbarhet. Det kan inte jämföras med industriell formsprutning även om materialet är detsamma. Däremot kan 3D-utskriftsprocessmetoderna åstadkomma mer för att bygga en mycket svår form, även i vissa fall kan formsprutning inte skapa modellen.
• 3D-utskrift med filament har många variationer av material, från bara standard termoplastisk polymer, blandad metall/trä, och även kolfiber-/glasfiberförstärkt. Detta variantmaterial växer snabbt och gör att 3D-utskrift kan användas i nästan alla branscher.
• Eftersom 3D-utskrift med filament är en säkrare process jämfört med harts – föredrar hemanvändare att använda sin skrivare. Priset på maskinen är lite dyrt på grund av användningen av mekaniska komponenter, men nästan ingen efterbehandlingskostnad krävs.
• Filamentmaterial har i teorin ingen utgångsdatum, men vissa material bryts ner över tid på grund av temperatur och fuktighet. PLA kan faktiskt hålla i cirka 1 år om det förvaras korrekt i en vakuumpåse. Andra material som ABS eller PETG kan fortfarande skrivas ut bra även efter 3 år.
• 3D-utskrift med filament har begränsningar eftersom materialet extruderas genom ett litet munstycke. Även det minsta munstycket (0,15-0,2 mm) visar fortfarande lagerlinjer. Så extrem detaljrikedom kan inte uppnås med denna filamentutskrift.
• Soliditet, hållbarhet, robusthet och högre temperaturresistens är de främsta egenskaperna hos 3D-utskrift med filament. Vissa industriella filamentmaterial kan praktiskt taget klara över 250C. Det billiga materialet är också en av de främsta fördelarna med varför 3D-utskrift är populärt.
• Som vi vet består 3D-utskriftsfilament av XYZ-rörelse, och detta gör processen för flera material och flera färger möjlig och lätt att implementera. Flerfärgad 3D-utskrift är för närvarande populär på marknaden eftersom skrivarna blir billigare. Även om man bara använder en enda extrudering – genom att använda Paus Återuppta-funktionen kan användaren enkelt byta färg mellan lagren och skapa bra alster.

Tillämpningar för 3D-utskrift med filament

3D-utskrift med filament har bredare tillämpningar än 3D-utskrift med harts. Det används för prototyper, medicintekniska produkter, reverse engineering, produktutveckling, cosplay, personliga hobbyer, konstverk, hushållsartiklar, prylar och mer. För att tjäna dessa olika 3D-utskriftstillämpningar har filamenttillverkare utvecklat många typer av 3D-skrivarfilament, från PLA och ABS till PETG, ASA, kolfiber, nylon, TPU, PC och till och med metallfilament.

3D-utskrift med harts

Metoderna för 3D-utskrift med harts lanserades först av Chuck Hull 1984 (3D Systems) och kallades stereolitografi (SLA). Tekniken använder fotosensitiv polymer och UV-ljus för att härda det flytande polymermaterialet. Detta material är endast tillgängligt i harts-polymerform som är giftigt och det härdade resultatet är inte särskilt hårt jämfört med andra polymerformer. I början användes 3D-skrivare endast industriellt för prototyptillverkning snarare än för produktionsartiklar. Så SLA 3D-skrivare räckte för denna huvuduppgift. 3D-utskrift med harts växte snabbt senare på 2010-talet tillsammans med utvecklingen av display- och ljusteknik, eftersom 3D-utskrift med harts huvudsakligen använder projektionsdisplay för att härda och bygga objektet.

Egenskaperna för 3D-utskrift med harts

• 3D-utskrift med harts kallas även för den våta utskriftsprocessen då den involverar vätska från material till efterbearbetning som att rengöra modellen. 3D-utskrift med harts använder även giftiga kemikalier under processer som IPA. Därför anses 3D-utskrift med harts fortfarande vara en industriell process. Hemanvändare för denna 3D-utskrift avråds om det finns barn under 15 år.
• Kostnaden för 3D-skrivaren är billig men hartset och efterbehandlingsmaterialet är dyrt. Den senaste tekniken har sänkt priset på hartsskrivare till en mycket låg nivå. Däremot är UV-hartsmaterialet, annan stödutrustning och förbrukningsmaterial fortfarande mycket dyra. Användare behöver fortfarande engångsförbrukningsmaterial som personlig skyddsutrustning (PPE) och IPA för rengöring efter processen.
• Mycket detaljerade 3D-utskriftsobjekt är den främsta fördelen med denna skrivare. 3D-utskrift med harts kan skapa en modell med mycket detaljrikedom tack vare dess råmaterials egenskaper som är flytande. Den utskrivna upplösningen per lager kan vara så låg som 10 mikron (0,01 mm) och XY-upplösningen på 18 mikron (0,018 mm). Så stort tack till displaytekniken som kan pixla displayen på den mikronnivån. På grund av detta används 3D-utskrift med harts mest för att producera miniatyrer/små föremål snarare än stora modeller.
• Hartsmaterial är giftigt och den utskrivna delen (härdat harts) anses fortfarande vara giftig. Till skillnad från termoplast som används i FDM/FFF 3D-utskrift kan hartsmaterial fortfarande skada hälsan av någon anledning. Processen måste vara helt härdad och rengjord, och på något sätt anses det inte vara lätt. 3D-utskrivna objekt av harts bör inte användas för livsmedelskontakt på grund av detta. Även under utskriftsprocessen kan UV-exponering från skrivaren skada hälsan.
• 3D-utskrift med harts är en svår process för stora modeller. Budgetvänliga 3D-skrivare för harts använder ett mekaniskt system för uppifrån och ner. Det 3D-utskrivna objektet måste fästa på plattformen med hjälp av en stödkonstruktion. Detta orsakar ofta fel under processen eftersom modellen måste trotsa gravitationen. Skrymmande tekniska 3D-modeller är svårare att skriva ut i harts jämfört med konstmodeller på grund av detta.
• 3D-utskrift med harts kan bara använda en typ av material åt gången. Det finns inget sätt att du kan skapa en flerfärgsutskrift (XY) i harts. 3D-utskrift med harts mekanisk rörelse sker endast längs en Z-axel. Även att byta material under utskrift rekommenderas inte eftersom UV-härdningen under processen inte är komplett. Utskriftsfel är troligt att inträffa om du pausar/återupptar utskriftsprocessen.
• Råhartsmaterial för 3D-utskrift har ett utgångsdatum (cirka 12-18 månader), vilket innebär att det måste användas före utgångsdatum så att de kemiska egenskaperna inte ändras.

Tillämpningar för 3D-utskrift med harts

Tillämpningarna för 3D-utskrift med harts beror till stor del på vilken typ av 3D-skrivarharts som används. Det vanligaste hartset kallas standard- eller styvt harts. Modeller utskrivna med detta harts tenderar att vara spröda. Därför används standardhartser vanligtvis endast för displaymodeller. För funktionella delar och figurer som kräver hållbarhet har höghållfast och ABS-liknande harts utvecklats. 3D-utskrift med harts har många industriella tillämpningar inom bland annat medicin, smycken, ingenjörsvetenskap och tandvård.

Vilket material är bättre: harts eller filament?

Både harts och filament för 3D-utskrift har sina för- och nackdelar. De främsta fördelarna med harts är fina detaljer och jämnhet, vilket gör det idealiskt för små, högprecisionsutskrifter. Nackdelarna är högre kostnader, långsammare utskriftshastighet, rörigare rengöring och toxicitetsrisker. Filaments fördelar är lägre kostnader per volym, snabbare utskrift, säkerhet och förmågan att skriva ut stora objekt. Men kvaliteten är lägre på små utskrifter. Det finns också fler materialalternativ som flexibla, komposit, etc. För miniatyrer, cosplay, tandmodeller och andra små men detaljerade utskrifter ger harts bättre kvalitet. För större utskrifter, prototyper och enkel användning är filament troligen att föredra.

Tänk på de specifika användningsområdena för utskriften och vilka egenskaper som är viktigast. Med avancerade skrivare kan båda materialen ge exceptionell kvalitet. Väg fördelarna och nackdelarna baserat på applikation och budget för att välja harts eller filament. FDM 3D-skrivare är mer populära än harts 3D-skrivare. Huvudorsaken är att filamentet är mycket billigare än harts.

Slutsats

Det råder ingen tvekan om att 3D-utskrift med filament fortfarande är populärt jämfört med 3D-utskrift med harts. 3D-utskrift med harts anses fortfarande vara en semi-industriell process snarare än en hemvänlig process. Detaljer och snabb utskrift är den enda fördelen med 3D-utskrift med harts. 3D-utskrift med filament å andra sidan är mycket hemvänligt, mycket enkelt, har billigt material och kräver nästan ingen efterbearbetning, vilket gör 3D-utskrift tillgängligt för alla.

SKRIVET AV: James Madison