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3D打印白色尼龙和黑色尼龙的比较

魔猴君  知识堂   1227天前

人气 3168

魔猴网提供了多种3D打印尼龙,在《一文讲清楚3D打印尼龙PA6, PA12PA11的区别和联系一文中,我们列举了3D打印尼龙材料的选项,目前市场上应用最多的有两种,一种是基于SLS 3D打印的白色尼龙,另外一种是基于惠普MJF的黑色尼龙(或者称为惠普尼龙),那么这两种主流尼龙,主流的3D打印功能塑料,有什么区别和联系?

3D打印惠普尼龙设备

多射流熔合(Multi Jet Fusion,MJF)和选择性激光烧结(Seletive Laser Sintering, SLS)分别是黑色和白色尼龙所用的3D打印工艺,两种工艺都属于基于粉末床的3D打印工艺,使用的初始材料都是粉末状,平铺在打印平台,通过对粉末颗粒逐层热熔或者烧结而制成零件。主要区别是热源,SLS使用激光作为热源,而MJF使用一种可吸收红外光的墨水喷在粉床上,然后通过红外热源扫过打印平台来熔合着墨区域.

两种尼龙的性能大体相当,在工作流程,精确性,材料,成本和交货时间上有细微差异,我们来逐一说明。

工艺流程和工作流程

SLS的工艺流程:首先将一薄层粉末均匀平整散布在成型平台上,在该平台上将其加热到接近烧结的温度。然后激光按预定路劲扫描每个横截面,烧结粉末然后,平台向下移动一层,然后重复该过程,直到完成。打印完毕后必须先冷却整个料仓,然后才能从粉末中取出零件。

魔猴3D打印白色尼龙

MJF的工艺流程:首先将一薄层粉末均匀平整散布在成型平台上,在该平台上将其加热到接近烧结的温度。将带有喷墨喷嘴的滑架(与桌面普通2D打印机中使用的喷嘴类似)滑过粉末床,在粉末上喷射熔融剂(Fusing Agent)。同时,在零件的边缘附近喷射防止粉末烧结的细化剂(detailing agent);然后,高功率的红外热源照射粉末床并烧结喷射了熔融剂的区域,而其余粉末则保持不变。重复该过程,直到完成所有零件的构建。与SLS相似,MJF打印的零件被封装在粉末中,也需要先冷却下来才能将其取下。

3D打印惠普尼龙

SLS工艺的每个横截面都是逐点烧结的,而在MJF工艺中,熔合是按逐行的方式进行的。一行行打印理论上会比一点点打印要快,但是事实上,这对整体打印时间的影响不大这是因为两种工艺的打印时间都主要是由总层数决定的,每层打印时间很多情况远小于每层铺粉时间,两种用的生产时间并没有特别大的差别。

打印结束后,MJF有比SLS更快的冷却和后处理:惠普提供了专用的后处理站,可加快打印床的冷却速度并帮助去除粉尘。在MJF工艺中,回收的粉末的80-85%的可进行回收再利用,而在SLS中,粉末仅可回收50%。更快的粉末冷却时间和更高粉末可回收意味着,当打印仓仅部分装满时,MJF工艺可能会毫不犹豫地开始工作,而SLS工艺通常会在开始打印之前等待打印仓装满,工作流程的一细微但关键差异,有可能导致部分MJF交付周期SLS,更是进一步对生产成本产生影响。白色尼龙的生产设备主要有两种,一种是EOS P110, 用于打印300mm以内的产品,另外一种是巨无霸P770, 当打印物品必须用大设备(EOS P770)打印时,价格可能会大幅提高,因为大设备不好填满,使用大设备势必会造成粉末损耗巨大,运营成本很高,生产成本大幅攀升;当然了,我们的主力EOS P110设备成型仓大小适中,日常使用基本是满负荷每天开机,基本上不需要考虑上述打印量的问题的,也因此魔猴网得以提供全网很有竞争力的价格。

尺寸精度

MJFSLS提供高尺寸精度的工业级3D打印,在精度上两者差别不是很大,非要区分的话,MJF在尺寸精度上的略胜一筹。这主要是因为MJF打印头以1200 DPI(或每0.022毫米大约1个点)来打印,而SLS系统的典型激光光斑直径约为0.3-0.4毫米此外,MJF中使用的细化剂(detail agent有助于打印细小的特征和锋利的边缘。

值得注意的是,两种技术都不需要支撑结构,允许创建没有任何支撑去除标记的自由形式模型,但两者都容易翘曲,因此必须避免较大的平坦区域。在我们的测试中,我们发现MJF零件比使用SLS打印的零件更容易翘曲。

 

MJF黑色尼龙

SLS白色尼龙

尺寸精度

±0.3%(下限为±0.2毫米)

±0.3%(下限值±0.3 mm)

典型的构建大小

380 x 285 x 380

300 x 300 x 300毫米(最大750 x 550 x 550毫米)

普通层厚度

70-100微米

100-120微米

最小壁厚

1毫米(建议)/0.6 (极限)

1毫米(建议)/0.7(极限)

最小细节

0.25毫米

0.30毫米


外观及表面质量

当前在MJF系统中使用的熔合剂为黑色,因为深色材料可以更有效地吸收辐射,这造成MJF零件具有浅灰色外观通过可选的后处理步骤,以实现均匀的黑色面漆。

SLS零件通常为白色,并且可以染成任何颜色。对于某些特定应用,比方说食品相关器具,黑色和灰色等深色是不可接受,从这一点来说,白色无疑可塑性更强一些。




尼龙表面

两种技术打印的零件都具有颗粒状的表面,有磨砂感,但是可以进行后处理以达到很高的标准。如果审美要求是主要要求,则强烈建议使用后处理上色。


材料性能

这两个工艺中使用的主要材料PA 12(尼龙)。SLS的打印成品在打印方向上Z方向)稍,而相比较,MJF零件具有出色的强度和柔韧性以及更均匀的机械性能。

但是,SLS是一个完善的,久经考验的系统无论是制造商,服务商,还是独立研究人员都充分记录了SLS材料的性能,应用历史更悠久,各方面文档文献资料都很全面。另一方面,MJF所提供的尼龙重要的工程特性(例如冲击强度和蠕变特性)并未广泛获得工业界认可。当然,随着技术的成熟以及更广泛的使用,魔猴相信这一定会有所改变,得到更多的背书和支持。

此外,MJF是一个开放的材料平台,在推出最初始主要只有PA材料一种,现在MJF已经可以提供诸如PA11,PA+玻纤珠,TPU,甚至PP材料,全彩材料,可以预见,惠普这一个策略可以加快材料开发的速度,未来可期

综合来看,白色尼龙和黑色尼龙的性能差别不大,黑色尼龙的材料性能要更加出色一些,未来也更值得期待。

 

黑色尼龙MJF PA 12

白色尼龙SLS PA 12

抗拉强度

XY 48兆帕Z 48兆帕

XY 48兆帕 Z 42兆帕

拉伸模量

XY 1700 MPa Z 1800兆帕

XY 1650 MPa  Z 1650 MPa

断裂伸长率

XY 20  Z 15

XY 18 Z 4


成本和交货时间

魔猴网提供了全网极具竞争力的尼龙打印价格,无论白色尼龙还是黑色尼龙,都保持很高的优惠幅度,性能上来讲,黑色尼龙稍优,价格也稍微贵一些,就尺寸的影响来说,一般尺寸小于300mm,白色尼龙更便宜,如果打印尺寸大于300mm但小于380mm, 使用MJF打印更便宜,尺寸更大的件,需要用到P770大设备打印,成本会飙升,当然,如果有可能,也可以选择拆分为小件打印。

交货时间一般相差不大,黑色尼龙由于更高的粉末回收率和更快的冷却速度,有可能会在交货时间上有优势,当然魔猴网为两种材料都提供了24小时的快速发货选项,相信认真读完这篇文章的读者,也能理解为什么交货时间作为了一个可选项会影响生产成本和价格。

   

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