詳細(xì)對比幾種工業(yè)聚合物3D打印技術(shù)：VOXELJET HSS、HP MJF 和 SLS(2)
時間：2022-10-14 10:09 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
HSS vs MJF vs SLS：尺寸精度
接下來，我們想比較一下每種3D打印技術(shù)的尺寸精度。為了做到這一點，我們對四個不同的零件幾何形狀進行了計量掃描，每個零件都被3D打印并掃描了三次（通過HSS、MJF和SLS掃描一次）。我們將零件的這12次掃描與原始STL文件進行了比較，這使我們能夠計算出打印件在其表面各點上的偏差和不準(zhǔn)確性。使用的三維掃描儀是GOM ATOS II 400，它的精度為±30μm。
△計量測試結(jié)果。圖片由3D打印工業(yè)提供
從計量數(shù)據(jù)來看，四個SLS打印的零件總體上是最精確的，因為它們的尺寸最接近STL模型的預(yù)期尺寸，平均偏移量只有0.0084毫米。HSS的平均不精確性為0.0527毫米，而MJF則進一步落后于0.0603毫米。
然而，僅僅是平均值并不能說明全部問題。看一下尺寸誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差值，SLS實際上有最高的分布，為0.1232毫米。其次是MJF，為0.1074mm，而HSS的掃描誤差差值最小，僅為0.0925mm。因此，雖然SLS打印的零件的尺寸平均來說會更真實，但實際上是HSS工藝提供了最大的一致性和可重復(fù)性。
為了說明這一點，我們將仔細(xì)看看四個幾何形狀中的一個（支撐架），如上圖所示。鐘形曲線上的界限定義了99.6%的點所處的區(qū)域。例如，通過SLS3D打印的99.6%的尺寸都在-0.366毫米和0.388毫米的預(yù)期值之內(nèi)。對于MJF，這些數(shù)字是-0.402mm和0.154mm。最后，對于HSS，99.6%的打印尺寸在-0.313毫米和0.155毫米的范圍內(nèi)。
值得注意的是，絕大多數(shù)HSS和MJF零件的尺寸都比它們的預(yù)期值小，而不是大。這可以歸因于這些3D打印方法所固有的加熱步驟，即使用紅外燈對聚合物部件進行燒結(jié)和熔化，以提高密度和強度。不幸的是，這也有縮減零件的效果，因此在打印準(zhǔn)備期間，最好是按比例縮小構(gòu)建的尺寸，以抵消這種影響。
技術(shù)基準(zhǔn)：顯示細(xì)節(jié)分辨率的立體方塊
為了進一步評估這三種工藝的打印能力，我們評估了幾個物理3D打印基準(zhǔn)測試。這些測試中的第一個是一套用PA12材料打印的三個方塊。該設(shè)計包括幾個較小的立方體，每個立方體都有一個獨特的3D打印特征，如網(wǎng)格的幾何形狀或移動齒輪系統(tǒng)。
立方體是一個動態(tài)的打印測試，有大量的移動部件，這意味著它提供了一個很好的方法來確定三種技術(shù)之間的表面質(zhì)量差異。在這種情況下，我們觀察了每個立方體的組裝過程是否容易，立方體運動的整體流暢性，以及三種技術(shù)之間的細(xì)節(jié)分辨率。
△3D打印的方塊--MJF（左）、SLS（中）、HSS（右）。照片由3D打印行業(yè)提供。
當(dāng)組裝HSS酷刑方塊的時候，前六個面根本不需要太多力量就可以卡住。角落部分需要滑動，而不是夾住，由于摩擦力的原因，要把角落卡住就比較困難，其中一些角落需要使用螺絲刀。
至于3D打印的功能，HSS立方體的球窩接頭根本無法工作，鉸鏈可以工作，但很僵硬，而彈簧則完全按預(yù)期工作。此外，我們遇到了太多的摩擦，齒輪系統(tǒng)根本無法移動，而較大的立方體本身確實在旋轉(zhuǎn)，盡管有一些阻力。
仔細(xì)觀察一些更復(fù)雜的立方體單元，我們注意到HSS部件在殘留粉末方面是最干凈的。事實上，我們在晶格幾何形狀的空腔中找不到任何松散的粉末，所以沒有必要進行額外的后處理。
接下來，我們組裝了SLS立方體。這一次，由于接頭處存在多余的粉末，我們在處理六個夾入面時遇到了更多的困難。然而，由于SLS提供了更平滑的表面紋理，滑入式的角立方體更容易組裝，沒有那么多的摩擦。
看一下3D打印的特征，球窩接頭不工作，鉸鏈不工作，但彈簧工作得很好。同樣，有太多的表面與表面之間的結(jié)合，齒輪系統(tǒng)根本無法移動，但較大的立方體的組裝卻非常順利。總的來說，我們對較寬的SLS組件的流暢性印象非常深刻，因為它是最容易旋轉(zhuǎn)的。
由于晶格結(jié)構(gòu)中存在少量殘留的尼龍粉末，我們不得不對SLS構(gòu)建進行一些小的額外的后期處理。這包括在組裝前吹出空腔和手動搖出立方體單元。
(責(zé)任編輯：admin)
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