SLS vs MJF: De belangrijkste verschillen in Powder Bed Fusion 3D-printen

Multi Jet Fusion (MJF) en Selectieve Lasersintering (SLS) zijn industriële 3D-printtechnologieën die tot de powder bed fusion-familie behoren. Beide processen bouwen onderdelen door thermisch te smelten (of te sinteren) polymerpoederdeeltjes laag voor laag.

Het belangrijkste verschil tussen deze twee technologieën is hun warmtebron. SLS gebruikt een laser om elk doorsnede te scannen en te sinteren. MJF daarentegen brengt eeninkt (smeeragent) op het poeder aan voor het absorberen van infrarood licht. De printer leidt vervolgens een infrarood-energiebron over het bouwplatform om de inktgedeeltes te smelten. In essentie combineert MJF SLS en Binder Jettingtechnologieën.

Omdat SLS en MJF onderdelen creëren die erg op elkaar lijken, is het voor een ontwerper belangrijk om de verschillen tussen de twee processen te begrijpen. In dit artikel vergelijken we SLS en MJF op het gebied van workflow, nauwkeurigheid, materialen, kosten en levertijd.

Heeft u al een idee welke technologie u wilt gebruiken? Breng uw onderdelen snel in productie met onze offertebouwer.

Hoe werken de SLS- en MJF-3D-printprocessen?

SLS- en MJF-3D-printen hebben vergelijkbare fabricageprocessen en workflows, maar er zijn enkele cruciale verschillen. Laten we beginnen met het fabricageproces.

Selectieve Lasersintering (SLS)

Een SLS-printer verspreidt eerst een dunne laag poeder over het bouwplatform. Een CO₂-laser scant vervolgens elk doorsnede, sintert het poeder. Het platform daalt vervolgens met één laag en het proces herhaalt zich tot de build compleet is. De gehele bak moet afkoelen voordat u het onderdeel uit het poeder kunt halen.

Voor een gedetailleerdere uitleg van deze mechanica, lees ons diepgaande artikel Wat is SLS 3D-printen?.

Een SLS-onderdeel, geprint in nylon

Multi Jet Fusion

Om met MJF te printen, verspreidt de machine eerst een dunne laag poeder over het bouwplatform. De printer verhit deze laag tot een near-sintertemperatuur. Een wagentje met inktjet-nozzels (vergelijkbaar met de nozzels in desktop 2D-printers) passeert over het bed, brengt een smeltagent op het poeder aan. Tegelijkertijd print de machine een detailagent die sintering bij de rand van het onderdeel remt.

Een krachtige IR-energiebron passeert vervolgens over het bouwbed en sintert de gebieden waar het smeltagent was aangebracht, terwijl de rest van het poeder ongewijzigd blijft. Het proces herhaalt zich tot alle onderdelen compleet zijn.

Vergelijkbaar met SLS, zijn de geprinten onderdelen in poeder ingesloten en moeten ze afkoelen voordat ze verwijderd kunnen worden voor verdere verwerking. Voor meer details over MJF, lees onze uitleg over de technologie in Wat is Multi Jet Fusion (MJF)? Uitgelegd door Hubs.

Een MJF-onderdeel, geprint in nylon

Vergelijking van workflows voor SLS en MJF

Bij printen met SLS smelt u elk doorsnede punt voor punt, terwijl smelten in MJF lineairer is. Dit verandert de printtijd niet significant, aangezien het herlaagproces (en het totale aantal lagen) voornamelijk de totale printtijd bepaalt. Deze stap duurt even lang bij zowel SLS als MJF.

Echter, bakafkoeling en nabewerking gaan veel sneller bij MJF. HP biedt een speciale nabewerkingsstation die de afkoelsnelheid van de geprinten bak versnelt en helpt bij poederverwijdering. Met MJF kunt u 80-85% van het poeder recyclen en herwinnen na elke build, terwijl slechts 50% van het poeder uit elke SLS-build herbruikbaar is.

Snellere afkoeltijden en verbeterde mogelijkheden om poeder te recyclen en hergebruiken, maken MJF-operators minder terughoudend om taken te starten zelfs wanneer de bak gedeeltelijk vol is. SLS-machineoperators wachten daarentegen vaak tot de bak vol is voordat ze een printtaak starten. Dit cruciale verschil in workflow resulteert in kortere levertijden.

Wat is de dimensionele nauwkeurigheid van SLS en MJF?

SLS en MJF zijn beide industriële technologieën die hoge dimensionele nauwkeurigheid bieden voor maatwerkonderdelen. MJF heeft echter een kleine voorsprong op SLS.

Dit komt voornamelijk doordat MJF-printheads materiaal depositeren op 1200 DPI (of ongeveer 1 stip elke 0,022 mm), terwijl de typische SLS-laserspotgrootte ongeveer 0,3 tot 0,4 mm in diameter is. Ook helpt het detailagent in MJF bij het printen van kleine details en scherpe randen.

Het is belangrijk op te merken dat SLS en MJF geen ondersteuningsstructuren vereisen. Hierdoor kunt u vrijvormmodellen maken zonder ondersteuningsverwijderingssporen. Beide technologieën zijn echter gevoelig voor vervorming, dus vermijd grote vlakke gebieden in uw ontwerp. In uitgebreide tests vonden we dat MJF-geprinte onderdelen meer geneigd waren tot vervorming dan die geprint met SLS.

Onthoud dat de aanbevolen minimale wanddikte van structurele gebieden voor beide technologieën 1 mm is.

Welke oppervlakkwaliteit kunt u verwachten met SLS en MJF 3D-printen?

3D-printen van onderdelen met zowel SLS- als MJF-technologie leidt tot korrelige oppervlakafwerkingen die nabewerkt kunnen worden tot een hoge standaard. Als een van uw hoofdvereisten voor uw onderdeel esthetische aantrekkingskracht is, raden wij verkleuring aan als onderdeel van uw nabewerking.

Wat kleur betreft, gebruiken MJF-systemen momenteel een zwart smeltagent, omdat donkere materialen straling effectiever absorberen. Als resultaat hebben met MJF geprinten onderdelen een lichtgrijs uiterlijk. U kunt kiezen voor een extra verkleuringsstap om een uniform zwarte afwerking te bereiken.

SLS-onderdelen daarentegen worden meestal wit geprint en kunnen in elke kleur geverfd worden. Grijs SLS-nylonpoeder is ook beschikbaar, en onderdelen geprint in dit materiaal lijken op MJF-onderdelen maar voelen gladder aan.

Een MJF-onderdeel, direct na printen

Een MJF-onderdeel, na zwart verkleuren

Een SLS-onderdeel, geprint in wit nylon

Een SLS-onderdeel in grijs nylon

Wat zijn de materiaaleigenschappen van SLS en MJF?

PA 12 (nylon) is het hoofdmateriaal voor zowel SLS als MJF. Bij printen met dit materiaal hebben MJF-onderdelen superieure sterkte en flexibiliteit en meer homogene mechanische eigenschappen vergeleken met SLS-onderdelen. Hoewel MJF betere printkwaliteit biedt met nylon, bieden SLS-printers meer materiaalopties, zoals koolstof-gevuld PA, aluminium-gevuld PA (alumide) en flexibel TPU.

MJF's materiaalbeperking is zeker een nadeel bij de keuze tussen de twee technologieën. Echter, MJF is een open materiaalplatform en een snel rijpende technologie, wat snelle materiaalontwikkeling zal stimuleren naarmate meer ontwerpers en ingenieurs de talloze voordelen ontdekken.

Wat zijn de kosten en levertijden voor SLS en MJF 3D-printen?

Kosten en levertijd zijn twee essentiële factoren bij de keuze tussen SLS en MJF. Om beide elementen te beoordelen, voerden we een klein experiment uit op het Hubs-platform voor elk van deze twee 3D-printtechnologieën.

Met een beugelontwerp (afbeelding hieronder) als testmodel, vroegen we twee offertes aan van 3D-printservices in de Verenigde Staten voor elke technologie. Eén offerte was voor een prototyping-order (één onderdeel), de andere voor een kleine-serieproductie (tien tot 100 onderdelen).

Het gebruikte model heeft een volume van 28,8 cm³ en bounding box-afmetingen van 101,9 x 45,0 x 18,0 mm.

De testbeugel geprint in grijs SLS-nylon

Wat prijzen betreft, was printen met MJF consequent kostenefficiënter dan SLS met ongeveer 15% tot 30%. Het prijsverschil was kleiner voor grotere aantallen onderdelen, waarschijnlijk door de gestroomlijnde nabewerkingsworkflow van de technologie (afkoelen, poederverwijdering, etc.). Daarnaast heeft MJF doorgaans een kortere levertijd dan SLS met ongeveer drie dagen.

Dit betekent niet dat MJF universeel het superieure proces is. Ondanks dat het minder kostenefficiënt is, biedt SLS een veel breder materiaalaanbod, waaronder koolstof- en glasvezel-gevuld nylon, evenals TPU en PP.

Om prijzen en levertijden voor zowel SLS als MJF verder te beoordelen, neem contact op met sales@hubs.com en een vertegenwoordiger gaat dieper in op de details.

Hoe zullen SLS en MJF zich in de toekomst ontwikkelen?

Terwijl SLS-machines altijd maar in staat zullen zijn om onderdelen te produceren uit een enkel materiaal per build, kunnen MJF-onderdelen verschillende materiaaleigenschappen hebben. U kunt dit bereiken door het type of de concentratie van het smeltagent te veranderen. HP claimt dat MJF u in staat stelt de mechanische, thermische, optische en zelfs elektrische eigenschappen van een onderdeel te controleren.

Deze functionaliteit is echter nog niet beschikbaar met de eerste generatie MJF-printers. De tweede generatie HP-printers worden verwacht om multi-materiaal en multi-kleur printen te ondersteunen.

Aan de SLS-kant is een opvallende update de ontwikkeling van een prijsconcurrerende desktop-oplossing voor SLS-printen thuis of op kantoor. Deze systemen hebben veel beloften, hoewel bruikbare machines voor deze exacte toepassing nog niet op de markt zijn gekomen.

Veelgestelde vragen

Is MJF sterker dan SLS?

Onderdelen geproduceerd met MJF zijn sterker en flexibeler dan SLS-onderdelen. Ze hebben ook meer homogene mechanische eigenschappen vergeleken met SLS-onderdelen, die zwakker zijn in de printrichting.

Is MJF kostenefficiënter dan SLS?

In het algemeen kost MJF minder voor lagere dichtheid onderdelen, en SLS is een betere optie voor massievere onderdelen. MJF is een meer kostenefficiënte keuze voor het printen van enkelvoudige items, terwijl SLS goedkoper is voor geneste items.

Is MJF nauwkeuriger dan SLS?

SLS en MJF printen onderdelen met vergelijkbare nauwkeurigheid. Dit hangt vaak meer af van de ervaring die fabrikanten hebben met elke technologie, dan van de systemen zelf.

Is SLS beter dan MJF voor materialen en kleuren?

Met SLS krijgt u een breder scala aan materiaalopties met verschillende nylons en een elastomere prototyping TPU. SLS biedt ook meer kleurvariatie. MJF print grijze onderdelen die zwart geverfd kunnen worden na printen, terwijl SLS-onderdelen wit uitkomen en in elke kleur geverfd kunnen worden. Voor beide processen zijn de beschikbare materialen Nylon 12 (PA 12) en Glasvezel-gevuld Nylon (PA 12 GF).

Is MJF beter dan SLS voor grotere aantallen onderdelen?

Over het algemeen bouwt MJF onderdelen sneller dan SLS, zodat u meer onderdelen in een kortere periode kunt maken.

Hebben MJF-onderdelen betere mechanische eigenschappen dan SLS-onderdelen?

MJF-geprinte onderdelen hebben over het algemeen meer consistente mechanische eigenschappen over hun gehele geometrie.