【3D列印技術深入解析】FDM vs SLS,掌握成型原理與應用關鍵!

3D列印越來越夯,技術也越來越成熟,無論你是設計或機械等相關科系學生,還是想跨足專業領域,抑或是製造業從業人員,3D列印技術已是必備知識。本篇文章我們就來探討現階段討論度最高的的兩大3D列印技術,熱熔融堆積法(FDM)與粉末燒結法(SLS),帶你一次看懂這兩大核心技術的原理、特性、應用與選擇指南!

 

FDM熱熔融堆積法 - 3D列印的入門首選

FDM(Fused Deposition Modeling)是目前全球最普及的3D列印技術。透過將熱塑性塑膠線材(常見如PLA或ABS線材)加熱到熔融狀態,經由馬達推動夾持齒輪讓熔融的線材經噴嘴擠出同時在X、Y軸方向移動,將線材擠在列印平台上後沿Z軸一層一層堆疊成形,打造各式各樣的物件。由於是經由噴嘴擠出,在Z軸方向會有較明顯的堆疊痕跡。

 

Z軸的堆積痕

 

列印過程中若遇到懸空區域為避免線材垂墜則需設定支撐材料,列印完成後再將其拆除。整體使用流程簡單,設備價格親民,材料多元且取得容易,且列印件有一定強度,適合個人創客、教育機構、設計師快速製作原型、工廠製作夾治具等。

 

Bambulab兩種不同支撐樣式

 

FDM的優缺點

•優點:成本低、操作簡單、材料豐富、容易入門。
•缺點:表面層紋明顯、強度受限、懸空結構需支撐。

 

SLS粉末燒結法 - 打造高強度、專業級零件的明日之星

SLS(Selective Laser Sintering)是3D列印技術中的正在快速升起的明日之星。它使用雷射光束將尼龍粉末、TPU粉末逐層燒結後堆疊成型,列印時,未燒結的粉末自然支撐物件,因此即使是極度複雜、內部中空的結構,也能輕鬆實現,不需額外支撐。同時,雷射燒結讓粉末列印樣品在各個軸向都有一定強度,不顯層紋,相當適合取代無法開模、或造型複雜的產品進行小批量生產。

 

雷射燒結粉末

 

SLS粉末列印

 

SLS的優缺點

•優點:全方位高強度、無需支撐、適合複雜結構與專業領域。
•缺點:設備單價較高、列印後需清理粉末與後處理。

 

無須支撐,可堆疊列印

 

FDM VS SLS 兩種3D列印技術大比拚

在3D列印技術的選擇上,FDM與SLS各有明顯的優勢與局限,適合不同階段與需求的使用者。

 

FDM作為最廣為人知的技術,Raise3D等品牌將設備優化穩定快速,成功將FDM技術推廣至一般企業及產線;BambuLab多色,同時將使用者體驗提升到全民普及的程度。FDM邏輯簡單,設備價格便宜、維護相對容易,加上材料科技進步,不論是種類、材質、顏色等選擇多樣,使得FDM成為教育機構、個人工作室、中小企業、工廠產線進行原型開發、設計驗證、夾治具製作的理想選擇。不過,FDM列印的成品通常存在明顯的層紋,需要進行後處理以改善外觀,且成品的機械強度與精度受到限制Z軸方向強度較弱,較難直接用於最終成品使用。

 

 

Raise3D Pro3 HS系列機種

 

Raise3D Pro HS列印碳纖維複合材料

 

BambuLab A1C多色列印機

 

Bambulab A1列印多色樣品

延伸閱讀:秒懂FDM 3D列印技術及設備挑選密技 (超連結:https://shop.kidendesign.com/blogs/3d-knowledge/158381)

 

相比之下,SLS則是專業領域的利器。透過雷射精準地燒結尼龍等粉末,SLS能夠製作出具有全方位高強度、高韌性,且能承受實際使用環境需求的零件。更重要的是,由於未燒結的粉末自然支撐模型,即使是極其複雜的幾何結構或內部中空設計,也能一次性列印完成,無需支撐、無需拆除。

 

Raise3D RMS220 SLS粉末列印系列

 

同時相較FDM,不顯層紋的表面效果讓SLS成為極適合用來製作功能性零件、終端產品,是3D列印技術小批量製造的首選。

 

SLS粉末列印樣品

 

不過,SLS設備成本較高、需要清粉篩粉整體使用流程較為繁瑣,適合已有明確應用需求且預算充足的專業團隊或企業。

 

FDM vs SLS 技術比較表
 

項目 FDM(熔融沈積) SLS(粉末燒結)
成型原理 熱熔融擠出成型 雷射燒結粉末成型
材料種類 PLA、ABS、等線材 尼龍、尼龍加纖維、TPU粉末
支撐需求 需要支撐材料 不需支撐,粉末自然支撐
成品質感 層紋明顯,需後處理 表面細膩但有些微粉末感
強度與耐久性 適中,視材料而異,Z方向較弱 全方位高強度、高韌性
設備價格 便宜,入門友善 較貴,專業設備
應用領域 教育、設計打樣、一般夾治具生產 工業製造、功能性零件、批量生產


總結來說,如果您正在尋找一個入門友善、快速實現創意或產線上夾治具等應用的3D列印方式,FDM會是絕對首選;但如果您需要專業級強度與批量生產穩定度,且考慮未來實際功能性應用或小批量生產,那麼SLS將是邁向高階製造不可或缺的一步。若您需要專業諮詢、打樣或是代工服務都歡迎聯絡我們。起點代工服務(超連結: https://www.kidendesign.com/3d-printing-service)。

 

FDM vs SLS 3D列印技術選擇常見Q&A

 

Q1:我們公司預算有限,但想透過3D列印不開模直接生產產品,該從哪種開始?
A:FDM依然是最好的入門選擇,設備價格親民、材料取得容易,適合練習設計與列印技巧。SLS設備單價較高,若預算有限可以先使用外包代印服務,待收益可以負擔設備成本後再考慮SLS設備。

 

Q2:我想做產品原型,該選FDM還是SLS?
A:如果只是外觀模型或快速打樣,FDM適合;若需要功能測試與高強度,建議用SLS製作,效果更接近最終產品。

 

Q3:我想做夾治具,該選FDM還是SLS?
A:如果只是一般簡單固定用夾治具的話,經濟實惠的FDM適合;若需要功能高強度,建議用SLS製作。

 

Q4:需要小批量製作機械組件或功能性零件,該選哪一種?
A:FDM並非不行,但 Z軸較弱的缺點會需要看模型結構、施力的方向、強度等調整列印方式。相比之下SLS其列印出的尼龍件具有全方位高耐衝擊性與高耐磨性,非常適合實際裝配或機械結構使用。

 

Q5:我要列印大型物件,FDM和SLS哪個更適合?
A:同樣的預算若只是外觀件建議選擇FDM。大型SLS設備目前還是相對昂貴,因此列印大尺寸物件費用遠高於FDM。

 

Q6:列印有中空或複雜結構的零件,該用FDM還是SLS?
A:強烈推薦SLS!粉末自帶支撐,可自由列印複雜內部結構,無需支撐材料干擾設計,真正意義上的解放設計創意。

 

Q7:FDM列印可以做到跟SLS一樣強嗎?
A:一般來說,不行。即使使用複合纖維強化材料,FDM的層間結合力與整體強度仍不及SLS的燒結結構。

 

Q8:如果重視列印成品的外觀質感,應該選哪種?
A:希望直接批量產出精細、穩定的外觀,建議選擇SLS;若成本考量,FDM也可以透過打磨與塗裝提升質感。

 

Q9:後處理流程,FDM和SLS哪個比較繁瑣?
A:FDM後處理主要是拆支撐與打磨表面,SLS則主要是清粉。若以手工繁瑣度來看,FDM需要較多人工處理。

 

Q10:小量生產零件,哪種技術更經濟有效?
A:若預算充裕則百分百選擇SLS!SLS能一次一缸列印多件且免支撐設計,加上成品強度高、表面品質穩定,非常適合小批量高品質生產。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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