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2020-09-22 【3D列印應用】三大重點決勝負：雷射燒結(jié) VS.多射流熔融
【3D列印應用】三大重點決勝負：雷射燒結(jié) VS. 多射流熔融
在常見的三種3D列印技術(shù)中，粉末列印的活動結(jié)構(gòu)、一體成形以及免支撐…等特色總是帶來令人驚嘆的效果，但粉末3D列印的方式其實不只一種，材質(zhì)效果也各有所長！
我們以知名大廠惠普HP的MJF技術(shù)（Multi Jet Fusion）和Sinterit的SLS技術(shù)（Selective Laser Sintering）為例，兩者都是粉末型3D列印，主要的區(qū)別則是加熱方式。
MJF可說是SLS和噴墨技術(shù)的結(jié)合，以下將針對3D列印過程、成型效果、材質(zhì)特性及成本與速度做比較：
一、3D列印過程
將薄層粉末均勻平鋪於列印平臺，以雷射光對列印範圍打點並直接燒結(jié)粉末；接著平臺下降一層厚的高度，重複鋪粉及雷射，直到列印完成。待列印機內(nèi)部冷卻後，方可剝除緊實的粉末塊體並取出成品。
平鋪第一層粉末在列印平臺並加熱到接近燒結(jié)的溫度，噴墨頭從上方噴灑溶劑，非成型區(qū)則噴灑精細劑以防止邊緣燒結(jié)；接著再以紅外光照射粉末，噴灑溶劑的部分會吸收熱源熔融成型，再鋪上新的一層粉末，不斷重複直到完成3D列印，列印完成後也需要等待冷卻才能取出。
二、成型效果
這兩種3D列印成品都呈現(xiàn)霧面質(zhì)感，其中MJF通常為黑色，因為深色溶劑可以更有效吸收熱源；SLS零件則常為白色、較容易染色處理，灰色的SLS尼龍粉末也十分常見，這類材料觸感較MJF更平滑。
MJF和SLS都是高精度的工業(yè)技術(shù)、無需支撐結(jié)構(gòu)、適合一次性3D列印複雜的可動樣品，然而MJF有更好的整體外觀，因為MJF噴墨頭是以1200 DPI解析度（每單位約0.022mm）在列印處噴灑溶劑，而SLS的雷射光斑約0.3-0.4mm。
此外，MJF在非成型區(qū)域使用的精細劑有助於強化3D列印的特徵和銳利邊緣，不過MJF相比SLS技術(shù)而言更容易翹曲。
（MJF適合製作細緻結(jié)構(gòu)，如齒輪邊緣尖細的凸出構(gòu)造也能準確呈現(xiàn)。）
三、材質(zhì)特性
兩種技術(shù)最常用的粉末一般為PA 12（尼龍聚合物），由於3D列印物件會因列印方向產(chǎn)生應力差異，MJF在各方向性的應力均勻度比SLS的表現(xiàn)更好；然而SLS列印機提供更多的材質(zhì)選擇，例如彈性TPU、TPE、PA11…等，技術(shù)發(fā)展較早且更成熟。
惠普HP的MJF目前僅提供PA材料，而重要的工程特性如：高耐衝擊、變形…等特性尚未完全成熟發(fā)展，隨著科技日新月異，相信未來會有更多材料選擇。
四、成本及速度
以MJF大廠惠普HP為例，搭配專業(yè)的後處理設備可大幅加快冷卻速度並去除多餘粉末，且80-85％的回收粉末可重複使用，而在SLS中，舊粉混合新粉的比例需達到50％。
另外，MJF技術(shù)可在粉末未填滿的狀態(tài)下列印，而SLS設備每次列印都需將粉末空間完全填滿，而列印時間的長短取決於鋪粉層數(shù)的多寡，這是導致速度差異的主因，也因此對SLS而言，一次累積多個物件並盡量擺滿列印空間是最劃算的作法。
（以圖中的支架模型為例，體積23.8 cm3、長寬高分別為101.9 x 45.0 x 18.0 mm，提供1個、10個及小量產(chǎn)100個的價格比較。）
下表可以看到，由於MJF專屬的後處理及冷卻簡化流程，單一物件的3D列印價格較SLS更低，然而隨著數(shù)量增加，兩種技術(shù)的價格相當趨近，因為一次性列印多個SLS零件會降低平均成本。
重點整理：
．SLS粉末燒結(jié)為雷射打點，MJF則噴塗溶劑再經(jīng)紅外光照成型
．MJF和SLS兩種技術(shù)都可3D列印高精度、霧面質(zhì)感、複雜可動件、無需支撐的特性
．目前SLS可用的材料多元、技術(shù)成熟，MJF速度略快、機械應力較平均
．兩種技術(shù)的少量生產(chǎn)成本相似，單一物件的MJF則較便宜
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參考資料