3D打印白色尼龍和黑色尼龍的比較

魔猴君  知識(shí)堂   1441天前

魔猴網(wǎng)提供了多種3D打印尼龍，在《一文講清楚3D打印尼龍PA6, PA12和PA11的區(qū)別和聯(lián)系》一文中，我們列舉了3D打印尼龍材料的選項(xiàng)，目前市場(chǎng)上應(yīng)用最多的有兩種，一種是基于SLS 3D打印的白色尼龍，另外一種是基于惠普MJF的黑色尼龍（或者稱為惠普尼龍），那么這兩種主流尼龍，主流的3D打印功能塑料，有什么區(qū)別和聯(lián)系？

3D打印惠普尼龍?jiān)O(shè)備

多射流熔合（Multi Jet Fusion,MJF)和選擇性激光燒結(jié)（Seletive Laser Sintering, SLS）分別是黑色和白色尼龍所用的3D打印工藝，兩種工藝都屬于基于粉末床的3D打印工藝，使用的初始材料都是粉末狀，平鋪在打印平臺(tái)，通過(guò)對(duì)粉末顆粒逐層熱熔或者燒結(jié)而制成零件。主要區(qū)別是熱源，SLS使用激光作為熱源，而MJF使用一種可吸收紅外光的墨水噴在粉床上，然后通過(guò)紅外熱源掃過(guò)打印平臺(tái)來(lái)熔合著墨區(qū)域.

兩種尼龍的性能大體相當(dāng)，在工作流程，精確性，材料，成本和交貨時(shí)間上有細(xì)微差異，我們來(lái)逐一說(shuō)明。

工藝流程和工作流程

SLS的工藝流程：首先將一薄層粉末均勻平整散布在成型平臺(tái)上，在該平臺(tái)上將其加熱到接近燒結(jié)的溫度。然后用激光按預(yù)定路勁掃描每個(gè)橫截面，燒結(jié)粉末；然后，平臺(tái)向下移動(dòng)一層，然后重復(fù)該過(guò)程，直到完成。打印完畢后必須先冷卻整個(gè)料倉(cāng)，然后才能從粉末中取出零件。

魔猴3D打印白色尼龍

MJF的工藝流程：首先將一薄層粉末均勻平整散布在成型平臺(tái)上，在該平臺(tái)上將其加熱到接近燒結(jié)的溫度。將帶有噴墨噴嘴的滑架（與桌面普通2D打印機(jī)中使用的噴嘴類似）滑過(guò)粉末床，在粉末上噴射熔融劑（Fusing Agent）。同時(shí)，在零件的邊緣附近噴射防止粉末燒結(jié)的細(xì)化劑(detailing agent)；然后，高功率的紅外熱源照射粉末床并燒結(jié)噴射了熔融劑的區(qū)域，而其余粉末則保持不變。重復(fù)該過(guò)程，直到完成所有零件的構(gòu)建。與SLS相似，MJF打印的零件被封裝在粉末中，也需要先冷卻下來(lái)才能將其取下。

3D打印惠普尼龍

SLS工藝的每個(gè)橫截面都是逐點(diǎn)燒結(jié)的，而在MJF工藝中，熔合是按逐行逐行的方式進(jìn)行的。一行行打印理論上會(huì)比一點(diǎn)點(diǎn)打印要快，但是事實(shí)上，這對(duì)整體打印時(shí)間的影響不大，這是因?yàn)?/span>兩種工藝的打印時(shí)間都主要是由總層數(shù)決定的，每層打印時(shí)間很多情況遠(yuǎn)小于每層鋪粉時(shí)間，兩種用的生產(chǎn)時(shí)間并沒有特別大的差別。

打印結(jié)束后，MJF有比SLS更快的冷卻和后處理：惠普提供了專用的后處理站，可加快打印床的冷卻速度并幫助去除粉塵。在MJF工藝中，回收的粉末的80-85％的可進(jìn)行回收再利用，而在SLS中，粉末僅可回收50％。更快的粉末冷卻時(shí)間和更高粉末可回收率意味著，當(dāng)打印倉(cāng)僅部分裝滿時(shí)，MJF工藝可能會(huì)毫不猶豫地開始工作，而SLS工藝通常會(huì)在開始打印之前等待打印倉(cāng)裝滿，工作流程的這一細(xì)微但關(guān)鍵差異，有可能導(dǎo)致部分MJF交付周期比SLS短，更是進(jìn)一步對(duì)生產(chǎn)成本產(chǎn)生影響。白色尼龍的生產(chǎn)設(shè)備主要有兩種，一種是EOS P110, 用于打印300mm以內(nèi)的產(chǎn)品，另外一種是巨無(wú)霸P770, 當(dāng)打印物品必須用大設(shè)備(EOS P770)打印時(shí)，價(jià)格可能會(huì)大幅提高，因?yàn)榇笤O(shè)備不好填滿，使用大設(shè)備勢(shì)必會(huì)造成粉末損耗巨大，運(yùn)營(yíng)成本很高，生產(chǎn)成本大幅攀升；當(dāng)然了，我們的主力EOS P110設(shè)備成型倉(cāng)大小適中，日常使用基本是滿負(fù)荷每天開機(jī)，基本上不需要考慮上述打印量的問題的，也因此魔猴網(wǎng)得以提供全網(wǎng)很有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。

尺寸精度

MJF和SLS都能提供高尺寸精度的工業(yè)級(jí)3D打印，在精度上兩者差別不是很大，非要區(qū)分的話，MJF在尺寸精度上的略勝一籌。這主要是因?yàn)?/span>MJF打印頭以1200 DPI（或每0.022毫米大約1個(gè)點(diǎn)）來(lái)打印，而SLS系統(tǒng)的典型激光光斑直徑約為0.3-0.4毫米；此外，MJF中使用的細(xì)化劑（detail agent）有助于打印細(xì)小的特征和鋒利的邊緣。

值得注意的是，兩種技術(shù)都不需要支撐結(jié)構(gòu)，允許創(chuàng)建沒有任何支撐去除標(biāo)記的自由形式的模型，但兩者都容易翹曲，因此都必須避免較大的平坦區(qū)域。在我們的測(cè)試中，我們發(fā)現(xiàn)MJF零件比使用SLS打印的零件更容易翹曲。

外觀及表面質(zhì)量

當(dāng)前在MJF系統(tǒng)中使用的熔合劑為黑色，因?yàn)樯钌牧峡梢愿行У匚?/span>熱輻射，這造成MJF零件具有淺灰色外觀，可通過(guò)可選的后處理步驟，以實(shí)現(xiàn)均勻的黑色面漆。

SLS零件通常為白色，并且可以染成任何顏色。對(duì)于某些特定應(yīng)用，比方說(shuō)食品相關(guān)器具，黑色和灰色等深色是不可接受，從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，白色無(wú)疑可塑性更強(qiáng)一些。

尼龍表面

兩種技術(shù)打印的零件都具有顆粒狀的表面，有磨砂感，但是都可以進(jìn)行后處理以達(dá)到很高的標(biāo)準(zhǔn)。如果審美要求是主要要求，則強(qiáng)烈建議使用后處理上色。

材料性能

這兩個(gè)工藝中使用的主要材料都是PA 12（尼龍）。SLS的打印成品在打印方向上（Z方向）稍弱，而相比較，MJF零件具有出色的強(qiáng)度和柔韌性以及更均勻的機(jī)械性能。

但是，SLS是一個(gè)完善的，久經(jīng)考驗(yàn)的系統(tǒng)。無(wú)論是制造商，服務(wù)商，還是獨(dú)立研究人員都充分記錄了SLS材料的性能，應(yīng)用歷史更悠久，各方面文檔文獻(xiàn)資料都很全面。另一方面，MJF所提供的尼龍重要的工程特性（例如沖擊強(qiáng)度和蠕變特性）還并未廣泛獲得工業(yè)界認(rèn)可。當(dāng)然，隨著技術(shù)的成熟以及更廣泛的使用，魔猴相信這一定會(huì)有所改變，得到更多的背書和支持。

此外，MJF是一個(gè)開放的材料平臺(tái)，在推出最初始主要只有PA材料一種，現(xiàn)在MJF已經(jīng)可以提供諸如PA11,PA+玻纖珠，TPU，甚至PP材料，全彩材料，可以預(yù)見，惠普這一個(gè)策略可以加快材料開發(fā)的速度，未來(lái)可期。

綜合來(lái)看，白色尼龍和黑色尼龍的性能差別不大，黑色尼龍的材料性能要更加出色一些，未來(lái)也更值得期待。

成本和交貨時(shí)間

魔猴網(wǎng)提供了全網(wǎng)極具競(jìng)爭(zhēng)力的尼龍打印價(jià)格，無(wú)論白色尼龍還是黑色尼龍，都保持很高的優(yōu)惠幅度，性能上來(lái)講，黑色尼龍稍優(yōu)，價(jià)格也稍微貴一些，就尺寸的影響來(lái)說(shuō)，一般尺寸小于300mm，白色尼龍更便宜，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大設(shè)備打印，成本會(huì)飆升，當(dāng)然，如果有可能，也可以選擇拆分為小件打印。

交貨時(shí)間一般相差不大，黑色尼龍由于更高的粉末回收率和更快的冷卻速度，有可能會(huì)在交貨時(shí)間上有優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然魔猴網(wǎng)為兩種材料都提供了24小時(shí)的快速發(fā)貨選項(xiàng)，相信認(rèn)真讀完這篇文章的讀者，也能理解為什么交貨時(shí)間作為了一個(gè)可選項(xiàng)會(huì)影響生產(chǎn)成本和價(jià)格。