Powder Bed Fusion – Sammenlign SLS, MJF og SAF 3D printing
Alle som går inn i verden av Additive Manufacturing (AM) kommer inn i en verden med mange forkortelser på tre bokstaver. De mest kjente er FFF / FDM siden disse teknologiene har blitt så rimelige at det er et enormt forbrukermarked i hvert fall for FFF 3D-printerne. Hovedproblemene med FFF / FDM-teknologiene er at utskriftene lett vil gå i stykker, du kan bare skrive ut ett objekt om gangen, og du må skrive ut støttestrukturer som tar tid og kan være utfordrende å fjerne. Alle disse problemene er løst med Powder Bed Fusion (PBF) 3D-skrivere. På baksiden går du inn i en helt annen prisklasse.
Det er tre forskjellige teknologier innen polymer PBF – SLS, MJF og SAF. De brukes alle i applikasjoner som funksjonell prototyping eller i helsesektoren for å skrive ut ortoser. Så hva er fordelene og ulempene med hver? La oss starte med fellestrekkene.
Hva har SLS, MJF og SAF felles?
Alle tre teknologiene er varianter av Powder Bed Fusion-teknologier. Dette betyr at de skriver ut en eller flere gjenstander i et trykkkammer, som har en forvarmet byggeplattform som senkes veldig presist for å tillate at lag med veldig fint plastpulver kan fordeles ett om gangen. Hele kammeret forvarmes til en temperatur like under sintringstemperaturen.
Objektene skrives ut lag for lag, ved å varme opp kun de delene av laget som skal utgjøre de trykte objektene. Resultatet er et trykt objekt som er sterkt i alle retninger, i motsetning til FFF- eller FDM-utskrifter som kun er sterke i X- og Y-retningene, men svake mellom lagene i Z-retningen. Det usmeltede pulveret forblir urørt, og danner et pulverlag som støtter de trykte objektene. Ingen egen støttestruktur må skrives ut.
Når utskriften er ferdig, danner det trykte volumet en såkalt kake som er varm. Den må kjøles sakte ned for å unngå uønsket krymping og vridning av de trykte objektene. Når kaken er avkjølt, fjernes det usintrede eller usmeltede pulveret, og de trykte delene renses for pulverrester. Det usintrede pulveret samles opp, filtreres, blandes med virginpulver og brukes igjen.
Alle tre teknikkene vil produsere funksjonelle prototyper, til fordel for enhver bedrift som ønsker å fremskynde FoU- og utviklingsprosessene. Alle tre teknikkene kan også brukes til å produsere små til mellomstore serier av geometrisk komplekse komponenter, deler eller produkter.
La oss se på de forskjellige teknologiene.
SLS 3D printing
I 1988 var det første patentet som noensinne ble innlevert innenfor det som i dag kalles PBF, for en teknologi kalt Selective Laser Sintering (SLS). Siden patentene har gått ut, er det flere selskaper som bruker denne teknologien, og det er et bredt utvalg av SLS 3D-skrivere å velge mellom, alle priskonkurransedyktige. (Ikke billig, men verdi for pengene).
SLS 3D-utskriftsteknologien er basert på en laser som varmer opp pulveret uansett hvor den utskrevne delen skal bygges. I motsetning til de andre teknologiene sinter SLS 3D-skriveren pulveret i ett enkelt punkt, og gir presis kontroll over temperaturene. Dette betyr at det ikke er behov for spraying av smelte- eller detaljeringsmidler, noe som eliminerer behovet for blekkhoder. Driftskostnadene vil derfor alltid være lavere.
Ved å variere hastigheten og energinivået til laserstrålen, kan de optimale parametrene for ulike typer pulver settes. Dette gjør det relativt enkelt å legge til enda et pulver til utvalget av utskrivbare pulver.
Ulike produsenter av SLS 3D-printere har valgt ulike typer lasere. En maskin som opererer med en smal laserstråle vil kunne skrive ut finere detaljer, men vil også ta lengre tid å fullføre en utskrift.
Lasere kan operere på forskjellige bølgelengder. Noen SLS 3D-skrivere er basert på lasere som opererer i det synlige spekteret (Formlabs, Sintratec, Sinterit med flere). Andre har lasere som opererer på helt andre bølgelengder (Wematter og andre). Fordelen med å velge en laser som opererer på en «usynlig» bølgelengde er at 3D-printeren mye lettere kan håndtere pulver av forskjellige farger, typer og egenskaper.
MJF 3D printing
Multi Jet Fusion (MJF) er varemerket av HP og er teknisk sett en pulverbed fusjon 3D-utskriftsteknologi, selv om den har likheter med bindemiddelstråler. MJF ble introdusert på markedet av HP i 2016. Teknologien har fått navnet sitt fra de mange blekkhodene som utfører utskriftsprosessen.
I motsetning til SLS, krever MJF et blekkstrålehode for å løpe over pulveret og legge både en smelte- og et detaljeringsmiddel på det. Fuseringsmiddelet er veldig mørkt (svart), og detaljeringsmidlet er vanligvis en slags kjølevæske. Deretter beveger en infrarød varmeenhet seg over utskriften. Det mørkfargede pulveret vil absorbere energi raskere enn det hvite pulveret (også kjølt ned av detaljeringsmidlet), og smelter derved sammen med det underliggende pulverlaget uansett hvor smeltemidlet ble tilsatt. Pulveret i områdene med detaljeringsmiddelet forblir usmeltet.
For at smeltemidlet skal ha noen effekt, må energien fra varmeovnene ha en bølgelengde som gjør at den mørkere fargen kan absorbere mer energi. MJF fungerer ikke med laser, men heller med varmeovner. Derfor opererer alle MJF 3D-skrivere med bølgelengder i eller nær det synlige spekteret.
SAF 3D printing
Selective Absorption Fusion (SAF) er den nyeste forkortelsen innen pulverbed 3D-utskriftsteknologi. Utviklet av det danske oppstartsselskapet Xaar i årene 2017-2021, er teknologien så langt kun brukt i 3D-printeren utviklet av Xaar; H350. Helt siden Stratasys kjøpte Xaar i oktober 2021, er SAF-varemerket eid av Stratasys.
SAF er i prinsippet veldig lik den mer kjente MJF-teknologien. Hovedforskjellen er at den bare bruker smeltemiddelet, ikke noe detaljeringsmiddel.
Fordeler og ulemper med SLS, MJF og SAF 3D-printing
Utviklingen innen additiv produksjon går raskt. Nedenfor har vi listet opp forskjellene du bør være oppmerksom på når du kjøper en 3D-printer.
Vær oppmerksom på at denne artikkelen er skrevet så objektivt som mulig. Målet er ikke å få deg til å velge den ene teknologien fremfor den andre, men å veilede deg så riktig som mulig. Vår erfaring er at dette sparer tid for alle involverte, inkludert salgsstyrken vår.
Det skal bemerkes at Gravity 3D-printeren fra Wematter er basert på SLS-teknologi. For å lære mer om forskjellene mellom disse tre teknologiene, last ned guiden vår via lenken nedenfor!
Ønsker du å vite mer?
Kontakt oss for mer informasjon
