SLS sau MJF: diferențe pentru piese din nylon

Multi Jet Fusion (MJF), tehnologia dezvoltată de HP, este principala alternativă la SLS pentru piese funcționale din nylon. Noi tipărim numai SLS, pe imprimante Formlabs Fuse, aspect de care vă rugăm să țineți cont. Am încercat să descriem corect ambele procese și să spunem clar în ce situații MJF este alegerea mai bună. Ghidul continuă comparația din ghidul despre SLS, FDM, SLA și MJF.

Cum funcționează fiecare proces

SLS (sinterizare selectivă cu laser)

Camera și pulberea sunt încălzite aproape de temperatura de topire a polimerului. Pentru fiecare strat, laserul trasează conturul secțiunii, apoi o hașurează și topește pulberea doar acolo unde trebuie să fie piesa. Platforma coboară, o lamă întinde un strat nou de pulbere, iar ciclul se repetă. Pe imprimantele Formlabs Fuse stratul are 110 µm. Pulberea nesinterizată susține piesa, deci nu sunt necesare suporturi.

MJF (Multi Jet Fusion)

MJF pornește tot de la un strat de pulbere încălzită. Un cap de imprimare cu jet de cerneală trece peste tot patul de pulbere și depune 2 lichide: un agent de fuziune negru, acolo unde trebuie să fie piesa, și un agent de detaliere pe contur, care împiedică topirea pulberii din jurul piesei. Apoi lămpi cu infraroșu încălzesc tot stratul deodată. Pulberea care a primit agent de fuziune absoarbe mai multă căldură și se topește, iar restul rămâne pulbere. Stratul are de obicei 80 µm. Nici MJF nu are nevoie de suporturi.

Ce înseamnă diferența în practică

Laserul lucrează punct cu punct, deci la SLS timpul unui strat crește cu suprafața care trebuie sinterizată. La MJF, agenții și căldura se aplică pe tot stratul la fiecare trecere, așa că timpul unui strat depinde puțin de numărul de piese din el. La ambele procese, durata totală depinde mult de numărul de straturi, adică de înălțimea lucrării.

Materiale

Ambele tehnologii lucrează în principal cu poliamide. Lista de materiale HP pentru MJF include PA12, PA11, PA12 cu microbile de sticlă (PA 12 GB), polipropilenă, mai multe tipuri de TPU și un PA12 alb, folosit pe imprimanta dedicată pieselor albe. În gama noastră SLS, cu pulberi Formlabs, avem PA12, PA12 White, PA12 Tough, PA11, PA12 GF, PA11 CF, TPU 90A și polipropilenă, cât timp există stoc.

Același nume nu înseamnă același material. PA12 de la HP și PA12 de la Formlabs sunt pulberi diferite, cu fișe tehnice proprii, iar un furnizor MJF poate avea în stoc doar o parte din gama HP. Dacă piesa are cerințe precise, comparați fișele tehnice ale materialelor concrete și întrebați furnizorul ce are disponibil. În lista HP consultată la data acestui ghid nu apare o poliamidă cu fibră de carbon, pe care noi o oferim ca PA11 CF.

Suprafață și culoare

După sablare, piesele din ambele procese sunt mate și ușor granulate. Într-un studiu Formlabs, piesele MJF ieșite direct din imprimantă au fost ceva mai netede. După sablare, rugozitatea Ra a variat între 4,1 și 20,9 µm la MJF și între 8,0 și 16,4 µm la SLS, în funcție de față. Intervalele se suprapun, deci diferența depinde mai mult de fața măsurată decât de tehnologie.

Culoarea este diferența cea mai vizibilă. Agentul de fuziune este negru, așa că piesele MJF obișnuite ies gri și de obicei se vopsesc negru. HP are și o imprimantă dedicată pieselor albe, Jet Fusion 5420W, care folosește un PA12 alb, dar nu toți furnizorii MJF o au.

În SLS, culoarea vine din pulbere. PA12 iese gri și prin imersie se poate vopsi doar în negru. PA12 White iese alb și se poate vopsi prin imersie în negru, roșu, albastru, verde, galben sau portocaliu. La noi, PA12 White se tipărește doar pe Fuse 1+ 30W, deci piesa trebuie să încapă în 165 × 165 × 300 mm. Pentru un cod RAL anume, piesele din ambele tehnologii se pot vopsi cu pistolul. Variantele de culoare pe care le oferim sunt descrise pe pagina de finisare.

Detalii și precizie

Stratul MJF, mai subțire (80 µm față de 110 µm pe Fuse), face treptele dintre straturi ceva mai puțin vizibile pe suprafețele ușor înclinate. Pentru imprimantele Fuse, Formlabs publică dimensiuni minime măsurate pe PA12: pereți verticali de 0,6 mm, găuri de 1 mm și știfturi de 0,8 mm. Furnizorii MJF au propriile ghiduri de proiectare, iar valorile minime nu se pot transfera direct de la o tehnologie la alta.

Același lucru este valabil pentru toleranțe. Pentru PA12 pe Fuse, Formlabs indică ±0,3 mm sau ±0,5% pe X și Y, valoarea mai mare dintre ele. Pentru o piesă MJF, întrebați furnizorul ce toleranță indică pentru materialul ales. Cum se proiectează ținând cont de aceste valori găsiți în ghidul despre toleranțe la printarea SLS.

Comportament mecanic

Pentru același tip de material, piesele SLS și MJF au proprietăți mecanice comparabile. La ambele procese, piesa este ceva mai slabă pe axa Z, între straturi, decât în planul XY. La PA12 de la Formlabs, de exemplu, alungirea la rupere este de 11% în XY și de 6% pe Z. Valorile exacte diferă de la o pulbere la alta, de aceea comparați fișa tehnică a materialului concret, nu doar numele lui.

În practică, alegerea materialului contează mai mult decât alegerea între SLS și MJF. Un clips din PA11 se comportă diferit de unul din PA12, indiferent de tehnologie. Diferențele dintre ele sunt explicate în ghidul despre PA12 și PA11.

Utilizări tipice

Ambele procese se folosesc pentru aceleași categorii de piese: prototipuri funcționale, carcase, dispozitive de fixare, conducte de aer și serii mici de piese finale. MJF este folosit des în producția de serie a pieselor negre, la furnizori cu mai multe imprimante. Noi folosim SLS pentru prototipuri funcționale, producție de serie mică, piese albe sau colorate și piese din PA11 CF.

Costul pe lot

La ambele tehnologii, o lucrare încălzește, tipărește și răcește tot volumul camerei, iar piesele se așază în 3D, unele lângă altele și unele deasupra altora. Costul pe piesă scade când camera este mai plină, deoarece costul lucrării se împarte la mai multe piese.

Pulberea nesinterizată se refolosește parțial la ambele. Pentru PA12, HP indică o rată de reutilizare de până la 80%, adică amestecul conține cel puțin 20% pulbere nouă. Formlabs indică pentru PA12 30% pulbere nouă pe lucrare. Consumul real depinde însă și de cât de plină este camera, deci comparați prețul final pe piesă, nu procentele.

Sistemele MJF industriale sunt construite pentru volume mari. Pentru mii de piese identice pe lună, un furnizor MJF cu mai multe imprimante poate avea un preț pe piesă mai bun. Pentru unicate și serii de zeci sau sute de piese, prețul depinde de gradul de umplere a camerei la furnizorul respectiv, de material și de finisare. Comparați ofertele pentru aceeași piesă, cu același material, aceeași culoare și același termen.

Când este MJF alegerea mai bună

• Aveți nevoie de mii de piese negre identice pe lună și lucrați cu un furnizor MJF care are mai multe imprimante.
• Piesa este deja validată pe MJF. Schimbarea tehnologiei, chiar și pentru același tip de material, cere o nouă validare a piesei.
• Aveți un furnizor MJF de care sunteți mulțumit pentru piese din PA12. În acest caz nu există un motiv tehnic important pentru a-l schimba.
• Materialul de care aveți nevoie există în gama HP, dar nu și în gama noastră.
• Piesa are suprafețe ușor înclinate, pe care treptele dintre straturi trebuie să se vadă cât mai puțin.

Când vă recomandăm SLS

• Aveți nevoie de piese albe sau vopsite prin imersie în culori, din PA12 White.
• Piesa trebuie să fie rigidă și să reziste la cald sub sarcină, iar PA11 CF, cu fibră de carbon, corespunde cerințelor.
• Lucrați la prototipuri sau la serii mici, cu modificări frecvente, și doriți să discutați fiecare variantă direct cu atelierul care tipărește piesa.

Dacă aveți o piesă proiectată pentru MJF, ne-o puteți trimite așa cum este. Ambele procese folosesc pulbere fără suporturi, iar regulile de proiectare sunt apropiate. Verificăm modelul după minimele SLS și vă spunem înainte de ofertă dacă un detaliu este la limită.

Limitele de proiectare pentru SLS sunt descrise în ghidul de proiectare pentru SLS. Când fișierul este gata, îl puteți trimite pentru ofertă.

Surse

• HP, Introduction to 3D printing processes (descrierea procesului MJF)
• HP, 3D printing materials (materialele MJF și ratele de reutilizare a pulberii)
• HP, Jet Fusion 5420W (piesele MJF albe)
• Formlabs, Comparing Surface Finish: Fuse Series SLS, EOS SLS, HP MJF, and Form 4 SLA (rugozitatea suprafețelor)
• Formlabs, fișă tehnică Nylon 12 Powder (TDS) (proprietățile PA12)