​積層製造 (AM) 是生產過程的一個廣義術語，其中“通過逐層添加材料（而不是像傳統加工那樣減去材料）”生產物件。到目前為止，有七種不同類型的 AM 製程，其中最受歡迎的是：FDM、SLA 和 SLS。


FDM – 熔融沈積成型
熔融沈積 成型 (FDM)，也稱為 FFF（熔絲製造），是最著名的技術，也是材料擠製成型技術的一部分。它使用熱塑性材料，通常採用線軸的形式。擠出機的加熱噴嘴熔化材料，然後將其沉積到底板上。FDM 有幾個優點。列印過程簡單易學，速度中等，通常不需要很大的空間。大多數列印機都是桌面大小，這使它們成為辦公室的理想選擇。但另一方面，FDM 也用作大型工業機器，以支持製造過程。在這種情況下，可以使用顆粒形式的構建材料而不是線軸。 

企業和個人用戶使用 FDM 來創建功能性原型、產品概念模型或快速工具。隨著一些生產商獲得 FDA 的證書，醫療用模型也越來越受歡迎。

使用 FDM 設備時考量的設計
要為 FDM 3D 列印機創建模型，您需要使用電腦輔助設計(CAD) 或 3D電腦圖形軟體。這項技術在空心部件、倒角和懸臂結構方面存在一些問題，因此必須設計和製造諸如殼狀、板狀或網狀之類的支撐結構，以便列印模型。幸運的是，軟體會分析模型並根據它們的幾何形狀為我們設計合適的支撐結構。僅配備一台擠出機的 FDM 3D 列印機使用與製作整個模型相同的材料來創建支撐。在這種情況下，它們必須機械分離。於是具有雙甚至更多擠出機的設備如今變得越來越流行。它可以使用溶於水的支撐材料，但製程相當長，有時您需要使用的不僅僅是水，例如檸檬酸。最後，並不是所有的列印材料都黏在溶解的支撐材料上。另一個重要因素是列印平台上的模型方向。它必須在不需要大量支撐情況下進行安排。

​FDM的優勢

• 無毒，但某些線材（如 ABS）會產生有毒煙霧。但通常它是環境安全的製程。
• 色彩豐富的列印材料，價格不貴，利用率高。
• 低或中等的設備成本。
• 低或中等後處理成本（支撐去除和表面處理）。
• 最適合中型元素。
• 組件的孔隙率幾乎為零。 
• 材料的高結構穩定性、耐化學性、耐水性和耐溫性。
• 與其他桌上型機型相比，構建體積較大：600 x 600 x 500 毫米。

​FDM的缺點

• 有限的設計選項。不能在垂直平面上產生薄壁、銳角、銳邊。
• 由於添加層方法導致材料特性的各向異性，因此列印模型在垂直構建方向上最弱。 
• 需要支撐。
• 不是很準確，公差在 0.10 到 0.25 毫米之間。
• 拉伸強度約為射出成型材料的三分之二。
• 難以控制構建室溫度，但這是影響結果的關鍵要素。
• 垂直構建平面中的“階梯效應”問題。 

​SLA - 電射光固化
第二個最流行的製程稱為SLA（電射光固化）是光聚合固化技術的一部分。這是第一個獲得專利的 AM 技術。在這個製程中，光聚合樹脂被暴露在電射光束或數位光學投射器下。能源在平台上逐層硬化材料。完成後，平台向上移動，一層樹脂淹沒表面。重要的是，將樹脂槽封閉以防止樹脂蒸發。樹脂槽本身需要不透明或著色，以防止環境光照進去造成過早固化過程。

在 SLA 中，與 FDM 中一樣，需要支撐結構。但在這種情況下，它們總是由相同的材料製成。列印完成後，將完成的物件排亁，在溶劑中清洗，去除多餘的樹脂，然後進行紫外線照射以完全固化物件。只有這樣才能用切割去除支撐結構。
 
使用 SLA，您可以使用一系列光敏聚合物進行打印，例如環氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸酯、彈性體和乙烯基。您可以使用這些材料來生產非功能性原型、彈簧卡扣和鉸鏈、醫療模型（尤其是牙科用模型）以及鑄造模型。

使用 SLA 設備時考量的設計
 
在使用SLA 設備考量設計模型時，您需要遵守與使用FDM 設備設計幾乎相同的規則。由於需要的結構，物件的佈置應要能去除多餘支撐，在 SLA 中，這些支撐可以採用網狀、點、板狀或角撐板的形式。成品件是半透明的，層厚可低至 0.05 – 0.15 毫米。

SLA的優勢

• 出色的表面光潔度，層厚在 0.05 – 0.15 毫米之間。
• 成品零件可以噴漆。
• 速度適中。
• 經濟適用於低產量 (1-20) 物件。

​SLA的缺點

• 昂貴的材料。
• 不僅需要後處理，還需要多線程、凌亂的製程。列印完成後，需要在超音波清洗機中清洗樹脂或將一部分浸入 IPA（異丙醇）中，然後必須去除支撐物，之後用紫外線光固化。
• 單獨樹脂是有毒的，但與 IPA 混合更危險。液體應妥善保管並送交專業公司處理。
• 廢料不可回收且難以管理
• 需要支撐
• 由於添加層方法導致材料屬性的各向異性，因此打印輸出在垂直構建方向上最弱。
• 雷射需要定期校準
• 不同樹脂的層厚可能不同
• 光聚合物以及在此過程中蒸發出的氣體都是有毒的。

​ SLS – 選擇性雷射燒結成型法
 SLS  是一種粉床增材製程

SLS 是 3D 列印行業最為人所知歷史最悠久的技術之一，也是當今最可預測的增材製造技術。它的工作方式非常簡單。電射光束在密封室中燒結粉末材料，有時使用惰性氣體以防止氧化。由於列印室被預熱，剛好低於粉末的熔化溫度，電射光僅用少量能量來熔化粉末。
燒結完成後，平台重新定位，專用機構將粉末層從供應室補充到列印室，並重複該過程。在 SLS 技術中，不需要支撐，因為未燒結的粉末圍繞在列印出的物件上，本身就成為一種支撐。

​SLS 技術的精度取決於雷射光束、其直徑和電射光束路徑：垂直於層 (H-BOT) 或與層成一定角度 (Galvo)。精度還取決於層高。任何複雜的實體結構都可以製造，即使移動內部物件，只要當初設計是能夠去除模型內部未燒結的粉末。

​列印後，多餘的粉末可以通過吸塵或刷除。為了獲得最佳效果，列印輸出品也可以進行噴砂處理。選擇性雷射燒結使用範圍廣泛的材料，如熱塑性塑料、彈性體和蠟。一些工業機器使用粉末金屬（SLM、DMLS、LPBF）或陶瓷。

當我們比較整個 SLS、SLA 和 FDM 的應用數量時，無可否認，選擇性電射燒結是潛在應用數量最多的。從功能性、可移動原型可在風洞中測試或通過其他實驗測試，到以低或中等體積列印的最終組件。裝配中的零件、彈簧卡扣和鉸鏈、快速工具、模型、型芯和用於鑄造和成型的模具、產品概念模型、醫療和牙科植入物構成了一系列用途。它還用於滿足教育需求，研究人員和學者都可以使用它來教學生。

使用 SLS 設備時考量的設計
設計師選擇 SLS 是因為它給了他們形式上的自由。可以創建複雜幾何形狀的可移動物件。由於不需要支撐結構，也更容易準備更細節的案件，鋒利的邊緣，薄壁。0.06 – 0.15 毫米之間的層厚使其非常精確。與 FDM 和 SLA 的情況相同，材料屬性的各向異性使物件在垂直構建方向上較弱。

 SLS的優勢

• 不需要支撐結構。
• 具有複雜內部幾何形狀的可移動部件。
• 光滑的表面 - 很難注意到這一層。
• 耐用的列印物件。
• 列印後粉末可重複使用。
• 低到中等的材料成本，使用整個工作區。
• 與工業機器相比，桌上型 SLS 3D 列印機價格低廉。
• 不需要特別技術的人力（僅桌上型SLS 3D 列印機）。

​​SLS的缺點

• 工業機器很貴。
• 交貨時間長。
• 更換材料時必須確實地清潔機器以避免污染。
• 列印時間長（對於較大的物體）。
• 對於後處理過程中的粉末管理，建議使用真空吸塵器和空壓機，因為它可能會沾上灰塵。 

Sinterit 提供了即將推出的新產品 NILS 480 SLS 3D 列印機的更多細節，此產品可能會撼動 SLS 市場。

在此之前，該公司發布了有關這款新機器的預告片。 我特別感興趣，因為在宣布之前，Sinterit 只生產了“小型的”桌上型 SLS 3D 列印機。

他們最初的產品是 2015 年推出的低價但功能強大的 Lisa 3D 列印機。這在當時是一項突破性產品，因為它是最早以最低價格提供 SLS 3D 列印技術的產品之一。 當時其它的 SLS 列印機價格是其 20 倍或更高。這開啟了SLS 3D 列印技術能更廣泛的應用在公司和機構的可能性。後來，他們推出了體積稍大的 Lisa Pro 系統。

現在， 此公司的新產品NILS 480 將會有類似的突破。

NILS 480 3D列印機規格
雖然最初的 Lisa 設備價格較低，但與更大型的競爭性商業設備相比，它們的構建體積也更小。 那些較大的機器通常適用於量產的 3D 列印生產，因為它們需要持續大量的營運才能支撐購置和營運成本。

NILS 480 絕對不是桌上型設備，而且似乎是位於正準備進入工業型列印機的特有市場位置。 讓我們來看看如我們所知這個設備的關鍵元素：

與 Lisa Pro 的 110 x 160 x 260 毫米和 Lisa 的 110 x 160 x 130 毫米相比，它的構建體積更大，為 200 x 200 x 330 毫米。

它以更快的速度列印。我們還不清楚具體的列印速度，但 Sinterit 表示，可以“在一天多一點的時間內”列印出像NILS 480構建體積大小的列印件。 請注意，這是 330 毫米的 SLS 層。

它具有更高的粉末可重複使用率。雖然大多數其他 SLS 系統在每次作業運行中都需要 50% 的新鮮粉末，但 Sinterit 暗示 NILS 480 將提供顯著的改進，甚至用“零浪費”等話語來形容。 他們顯然將在下週透露關於此產品的更多訊息。

NILS 480 的自動化程度有所提高，使其“比當前小型 Lisa SLS 生產的操作速度更快”。
最後，據說NILS 480的價格處於突破性水平。 Sinterit 解釋說：
“大多數工業級 SLS 3D 列印機的價格超過 10 萬歐元。有一些價格在 60k 到 100k 之間，但 Sinterit 宣布開啟新的價格篇章，讓工業列印機更容易獲得。”

雖然他們將在下周宣布定價，但這暗示 NILS 480 的價格可能低於 6 萬美元。 這確實會改變使用 SLS製造的經濟性，雖然使用者還是必須根據單位時間可以列印的材料數量和該材料的成本來計算營運成本。 我們還不能如此精確的計算，因為 Sinterit 還沒有發布規格。 然而，他們很可能已經考慮到了所有影響因素，並且會提供一款非常有競爭力的機器。

NILS 480在製造方面

綜合以上全部的優點，可以非常明確的了解 NILS 480 是為生產而設計的。 單是定價，如果足夠低，就可以推動需求使用 SLS 但無法負擔這些成本的公司生產計劃。

對於現有的 SLS 3D 列印機製造商來說，這無疑是個壞消息：永遠不歡迎價格優惠的競爭對手。 也就是說，現有製造商很可能擁有比 Sinterit 更廣泛的經銷商網絡，因此 Sinterit 還需要一段時間才能趕上。 這為新開發、廉價的 SLS 製造機型提供足夠的發展時間。

​對於 SLS 用戶來說，這都是一個驚人的消息。

源自Sinterit