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如何挑選最適合的3D列印設備

3D列印設備選擇指南-3D列印技術篇

近年來3D列印領域進步飛快,各種3D列印技術突飛猛進,列印機品牌廠商也在各自的基礎上持續發展。以前在原型開發階段需要制作模具,3D列印技術的導入省去了繁瑣的步驟,並大大減少了工時。即使是資金有限的中小企業也可以藉由一台3D列印機進行打樣加速產品開發。除此之外,拜3D列印材料科學的進步,原型制作以外的應用也逐漸被開發出來。

3D列印的技術種類分許多種,每種都有其優缺點;設備的價格也從幾萬塊到幾百萬的都有,再怎麼便宜或昂貴若不符合公司的需求不僅無法享受3D列印技術帶來的便利性,相反的還會衍生出許多問題。

 

那麽,在選擇3D列印機時,到底要注意什麽?

 

這邊我們舉出幾個重要項目,包括「成型方式」、「可用材料」進行討論,希望能讓有意願導入3D列印技術的企業可以有所依據。

常見的3D列印技術及其優缺

3D列印的成形方法市面上常見的有以下五種:

  1. 熱溶解擠出(英文縮寫FDM)

  2. 光固化(SLA、DLP、LCD隨固化方式不同而有所差異)

  3. 材料噴射(Material Jetting)

  4. 粉末燒結(SLS)

  5. 金屬粉末燒結(SLM)

根據成形方法的不同,可使用的材料也不同。

熱溶解擠出成形方式 (Fused Deposition Modeling)

FDM是一種將塑膠線加熱擠出堆疊出立體造型的的成形方式,熔化後的塑膠擠出後迅速冷卻硬化,構造簡單維護容易、材料相對便宜、風險小,是目前最被廣泛使用的技術。FDM成形方式適用於快速打樣,若搭配使用物性較佳的線材,則可設計製作產線上的夾治具來使用。

元力智庫 X3 高溫高速3D列印機

Infinity3DP X3 高溫高速列印機種

近幾年隨著複合纖維材料技術突破,包括短纖維及長纖維,大幅提升列印件的強度,FDM技術得以突破限制往更多領域發展。

Markforged MarkTwo 連續纖維3D列印樣品

Markforged MarkTwo 連續纖維3D列印樣品

然而,FDM有一個缺點,即堆疊的痕跡很容易被看到,因此不適合輸出需要光滑表面的模型。

FDM 主要應用領域:快速打樣、中大型公仔模型、產線夾治具、終端產品。

FDM 主要可使用材料:PLA、ABS、TPU、PET、PC、Nylon、尼龍碳纖維、尼龍玻璃纖維等。

光固化成形方式 (Stereo Lithography Appearance)

光固化顧名思義是利用光源照射樹脂使其固化的一種歷史悠久的技術。根據其光源照射的方式不同又分為雷射光源、DLP投影機、LCD三種主流成形方式。

 

光固化成形方式在成形過程中投射紫外光將液態的樹脂逐層固化堆疊成形。由於光固化沒有像FDM的噴嘴等的構造,少了物理限制,一般來說光固化較擅長製作表面光滑、同時細節小又多的物件。

 

光固化最令人詬病的缺點是無法長時間在戶外使用,後處理相對來說也較為繁瑣。

光固化列印樣品

光固化列印樣品

光固化主要應用領域:快速打樣、小型公仔模型、小型產線夾治具、終端產品。

光固化主要可使用材料:特定波長的光固化樹脂。

材料噴射 (Material Jetting)

材料噴射是將光固化樹脂噴出同時以特定波長的紫外線將其照射固化。

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材料噴射成形方式有光固化的優勢,可以以較細的層厚堆疊,製作表面光滑的物件。另一個優勢是材料噴射同時可以將樹脂染色達到1000萬色全彩列印的效果。

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Mimaki 3DUJ-2207 全彩列印設備

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全彩3D列印樣品

全彩3D列印主要應用領域:快速打樣、全彩公仔模型、終端產品。

全彩3D列印主要可使用材料:特定波長的光固化樹脂。

粉末燒結 (Selective Laser Sintering)

粉末燒結法是使用雷射光燒結粉末成形的技術,將雷射投射到成形平台上將粉末進行燒結,燒結完一層後平台下降,反覆進行直到列印物件完成。

 

粉末燒結最常使用的燒結材料有尼龍、TPU等,可以生產出相當耐用的物件,可用於生產最終產品或功能測試件。

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Fuse1 SLS粉末列印設備

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Fuse1 粉末列印樣品

尼龍燒結3D列印主要應用領域:快速打樣、功能測試件、終端產品。

尼龍燒結3D列印主要可使用材料:尼龍粉末。

金屬粉末鎔融燒結 (Selective Laser melting)

金屬粉末鎔融燒結成形是較常見的金屬3D列印方式。工作邏輯跟粉末燒結類似,只是粉末換成各種金屬粉末。由於它所需的雷射強度更強,列印過程會需要填充惰性氣體以防止發生危險。

 

另外,在完成燒結後會有較多的後續的後處理程序,例如線切割、CNC精修、熱處理等,建議有搭配的CNC機台能較快掌握。

EP-M150 金屬粉末3D列印機

E-Plus金屬粉末 3D列印設備

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E-Plus金屬粉末 3D列印設備

金屬粉末3D列印主要應用領域:快速打樣、功能測試件、終端產品。

金屬粉末3D列印主要可使用材料:不鏽鋼、模具鋼、麻時效鋼、鋁合金、鈦合金粉末等。

選購3D列印設備前需確認

我們在拜訪客戶時經常發現,客戶買了昂貴的破百萬元的3D列印機,卻不怎麽使用它,非常可惜。歸納後發現大致為以下幾點原因:

  • 不符合使用需求。

  • 材料及維護成本很高,使用者猶豫不決,不敢嘗試。

  • 會操作機器設備的員工離職,沒有人會使用。

如上述,3D列印設備雖然進步飛快,但畢竟只是設備,不是按一個鍵就可以把所有事情完成,且各種成形方式都有其優缺點、擅長及不擅長的領域以及限制;因此,在引進3D列印設備之前,首先也是最重要的就是要先釐清使用目的以及打算解決的問題。是想要列印外觀樣品?需不需要全彩?需要什麼樣的強度?物件大小?列印物件使用場景?等,這樣才能有效且快速的享受3D列印技術的便利性。

 

同時售後維護也是相當重要。近期,越來越多企業開始評估導入3D列印設備,但有些廠商可能根本沒有售後服務系統,在這種情況下,故障排除只能由用戶自己完成,這會占用與實際設計工作無關的時間。另外,3D列印會需要基礎操作知識及累積使用經驗來讓列印樣品更加完美,提升成功率,因此操作人員的教育訓練也是相當重要的一環。

 

如果您根本沒有使用過3D列印機,對這樣的技術感興趣,覺得可以提升公司效率但還不確定該如何使用時,我們建議可以先購買10萬元以下的入門FDM設備,嘗試使用並充分瞭解3D列印的潛力。一旦您知道3D列印技術是什麽樣後即可開始評估選擇一台企業用列印設備,快速提升公司效率!當然聯絡我們起點設計專業的業務人員,推薦適合的設備會是最快導入3D技術的捷徑!

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