3D打印白色尼龍和黑色尼龍的比較

魔猴君  知識堂   1430天前

魔猴網提供了多種3D打印尼龍，在《一文講清楚3D打印尼龍PA6, PA12和PA11的區別和聯系》一文中，我們列舉了3D打印尼龍材料的選項，目前市場上應用最多的有兩種，一種是基于SLS 3D打印的白色尼龍，另外一種是基于惠普MJF的黑色尼龍（或者稱為惠普尼龍），那么這兩種主流尼龍，主流的3D打印功能塑料，有什么區別和聯系？

3D打印惠普尼龍設備

多射流熔合（Multi Jet Fusion,MJF)和選擇性激光燒結（Seletive Laser Sintering, SLS）分別是黑色和白色尼龍所用的3D打印工藝，兩種工藝都屬于基于粉末床的3D打印工藝，使用的初始材料都是粉末狀，平鋪在打印平臺，通過對粉末顆粒逐層熱熔或者燒結而制成零件。主要區別是熱源，SLS使用激光作為熱源，而MJF使用一種可吸收紅外光的墨水噴在粉床上，然后通過紅外熱源掃過打印平臺來熔合著墨區域.

兩種尼龍的性能大體相當，在工作流程，精確性，材料，成本和交貨時間上有細微差異，我們來逐一說明。

工藝流程和工作流程

SLS的工藝流程：首先將一薄層粉末均勻平整散布在成型平臺上，在該平臺上將其加熱到接近燒結的溫度。然后用激光按預定路勁掃描每個橫截面，燒結粉末；然后，平臺向下移動一層，然后重復該過程，直到完成。打印完畢后必須先冷卻整個料倉，然后才能從粉末中取出零件。

魔猴3D打印白色尼龍

MJF的工藝流程：首先將一薄層粉末均勻平整散布在成型平臺上，在該平臺上將其加熱到接近燒結的溫度。將帶有噴墨噴嘴的滑架（與桌面普通2D打印機中使用的噴嘴類似）滑過粉末床，在粉末上噴射熔融劑（Fusing Agent）。同時，在零件的邊緣附近噴射防止粉末燒結的細化劑(detailing agent)；然后，高功率的紅外熱源照射粉末床并燒結噴射了熔融劑的區域，而其余粉末則保持不變。重復該過程，直到完成所有零件的構建。與SLS相似，MJF打印的零件被封裝在粉末中，也需要先冷卻下來才能將其取下。

3D打印惠普尼龍

SLS工藝的每個橫截面都是逐點燒結的，而在MJF工藝中，熔合是按逐行逐行的方式進行的。一行行打印理論上會比一點點打印要快，但是事實上，這對整體打印時間的影響不大，這是因為兩種工藝的打印時間都主要是由總層數決定的，每層打印時間很多情況遠小于每層鋪粉時間，兩種用的生產時間并沒有特別大的差別。

打印結束后，MJF有比SLS更快的冷卻和后處理：惠普提供了專用的后處理站，可加快打印床的冷卻速度并幫助去除粉塵。在MJF工藝中，回收的粉末的80-85％的可進行回收再利用，而在SLS中，粉末僅可回收50％。更快的粉末冷卻時間和更高粉末可回收率意味著，當打印倉僅部分裝滿時，MJF工藝可能會毫不猶豫地開始工作，而SLS工藝通常會在開始打印之前等待打印倉裝滿，工作流程的這一細微但關鍵差異，有可能導致部分MJF交付周期比SLS短，更是進一步對生產成本產生影響。白色尼龍的生產設備主要有兩種，一種是EOS P110, 用于打印300mm以內的產品，另外一種是巨無霸P770, 當打印物品必須用大設備(EOS P770)打印時，價格可能會大幅提高，因為大設備不好填滿，使用大設備勢必會造成粉末損耗巨大，運營成本很高，生產成本大幅攀升；當然了，我們的主力EOS P110設備成型倉大小適中，日常使用基本是滿負荷每天開機，基本上不需要考慮上述打印量的問題的，也因此魔猴網得以提供全網很有競爭力的價格。

尺寸精度

MJF和SLS都能提供高尺寸精度的工業級3D打印，在精度上兩者差別不是很大，非要區分的話，MJF在尺寸精度上的略勝一籌。這主要是因為MJF打印頭以1200 DPI（或每0.022毫米大約1個點）來打印，而SLS系統的典型激光光斑直徑約為0.3-0.4毫米；此外，MJF中使用的細化劑（detail agent）有助于打印細小的特征和鋒利的邊緣。

值得注意的是，兩種技術都不需要支撐結構，允許創建沒有任何支撐去除標記的自由形式的模型，但兩者都容易翹曲，因此都必須避免較大的平坦區域。在我們的測試中，我們發現MJF零件比使用SLS打印的零件更容易翹曲。

外觀及表面質量

當前在MJF系統中使用的熔合劑為黑色，因為深色材料可以更有效地吸收熱輻射，這造成MJF零件具有淺灰色外觀，可通過可選的后處理步驟，以實現均勻的黑色面漆。

SLS零件通常為白色，并且可以染成任何顏色。對于某些特定應用，比方說食品相關器具，黑色和灰色等深色是不可接受，從這一點來說，白色無疑可塑性更強一些。

尼龍表面

兩種技術打印的零件都具有顆粒狀的表面，有磨砂感，但是都可以進行后處理以達到很高的標準。如果審美要求是主要要求，則強烈建議使用后處理上色。

材料性能

這兩個工藝中使用的主要材料都是PA 12（尼龍）。SLS的打印成品在打印方向上（Z方向）稍弱，而相比較，MJF零件具有出色的強度和柔韌性以及更均勻的機械性能。

但是，SLS是一個完善的，久經考驗的系統。無論是制造商，服務商，還是獨立研究人員都充分記錄了SLS材料的性能，應用歷史更悠久，各方面文檔文獻資料都很全面。另一方面，MJF所提供的尼龍重要的工程特性（例如沖擊強度和蠕變特性）還并未廣泛獲得工業界認可。當然，隨著技術的成熟以及更廣泛的使用，魔猴相信這一定會有所改變，得到更多的背書和支持。

此外，MJF是一個開放的材料平臺，在推出最初始主要只有PA材料一種，現在MJF已經可以提供諸如PA11,PA+玻纖珠，TPU，甚至PP材料，全彩材料，可以預見，惠普這一個策略可以加快材料開發的速度，未來可期。

綜合來看，白色尼龍和黑色尼龍的性能差別不大，黑色尼龍的材料性能要更加出色一些，未來也更值得期待。

成本和交貨時間

魔猴網提供了全網極具競爭力的尼龍打印價格，無論白色尼龍還是黑色尼龍，都保持很高的優惠幅度，性能上來講，黑色尼龍稍優，價格也稍微貴一些，就尺寸的影響來說，一般尺寸小于300mm，白色尼龍更便宜，如果打印尺寸大于300mm但小于380mm, 使用MJF打印更便宜，尺寸更大的件，需要用到P770大設備打印，成本會飆升，當然，如果有可能，也可以選擇拆分為小件打印。

交貨時間一般相差不大，黑色尼龍由于更高的粉末回收率和更快的冷卻速度，有可能會在交貨時間上有優勢，當然魔猴網為兩種材料都提供了24小時的快速發貨選項，相信認真讀完這篇文章的讀者，也能理解為什么交貨時間作為了一個可選項會影響生產成本和價格。