¿Cuál es la diferencia entre la impresión 3D de sinterización selectiva por láser (SLS) y Multi Jet Fusion (MJF)?

Fusión multichorro (MJF) y sinterización selectiva por láser (SLS) son impresión 3D industrial tecnologías que pertenecen a la familia de fusión de lecho de polvo. Ambos procesos construyen piezas mediante la fusión térmica (o sinterización) de partículas de polvo de polímero capa por capa.

La principal diferencia entre estas dos tecnologías es su fuente de calor. SLS utiliza un láser para escanear y sinterizar cada sección transversal. MJF, por otro lado, dispensa una tinta (agente de fusión) sobre el polvo para absorber la luz infrarroja. Luego, la impresora pasa una fuente de energía infrarroja sobre la plataforma de construcción para fusionar las áreas entintadas. Esencialmente, MJF combina SLS y Binder Jetting tecnologías.

Dado que SLS y MJF crean piezas que son muy similares, es importante que un diseñador comprenda las diferencias entre los dos procesos. En este artículo, comparamos SLS y MJF en términos de flujo de trabajo, precisión, materiales, costo y tiempo de entrega.

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¿Cómo funcionan los procesos de impresión 3D SLS y MJF?

La impresión 3D SLS y MJF tienen procesos de fabricación y flujos de trabajo similares, sin embargo, existen algunas diferencias clave entre las dos tecnologías. Comencemos con el proceso de fabricación.

Sinterización selectiva por láser (SLS)

Una impresora SLS primero extiende una fina capa de polvo sobre la plataforma de construcción. Luego, un láser de CO2 escanea cada sección transversal, sinterizando el polvo. Luego, la plataforma desciende una capa y el proceso se repite hasta que se completa la construcción. Todo el contenedor debe enfriarse antes de que pueda quitar la parte del polvo.

Para obtener una explicación más detallada de estas mecánicas, lea nuestro artículo detallado ¿Qué es la impresión 3D SLS? .

Una pieza SLS, impresa en nylón

Multi Jet Fusion

Para imprimir usando MJF, la máquina primero extiende una fina capa de polvo sobre la plataforma de construcción. La impresora calienta esta capa a una temperatura cercana a la sinterización. Un carro con boquillas de inyección de tinta (que son similares a las boquillas utilizadas en las impresoras 2D de escritorio) pasa sobre la cama, depositando un agente de fusión sobre el polvo. Al mismo tiempo, la máquina imprime un agente de detalle que inhibe la sinterización cerca del borde de la pieza.

Luego, una poderosa fuente de energía IR pasa sobre el lecho de construcción y sinteriza las áreas donde se depositó el agente de fusión, dejando el resto del polvo inalterado. El proceso se repite hasta que se completan todas las partes.

Al igual que en SLS, las partes impresas están incrustadas en polvo y deben enfriarse antes de que puedan retirarse para su posterior procesamiento. Para obtener más detalles sobre MJF, lea nuestro desglose de la tecnología en ¿Qué es Multi Jet Fusion (MJF)? Explicado por Hubs .

Una pieza de MJF, impresa en nailon

Comparación de flujos de trabajo para SLS y MJF

Al imprimir con SLS, fusiona cada sección transversal punto por punto, mientras que la fusión en MJF es más lineal. Sin embargo, esto no cambia significativamente el tiempo de impresión, ya que el paso de repintado (y el número total de capas) determina principalmente el tiempo total de impresión. Este paso lleva la misma cantidad de tiempo con SLS y MJF.

Sin embargo, el enfriamiento del contenedor y el posprocesamiento son mucho más rápidos cuando se trabaja con MJF. HP ofrece una estación de procesamiento posterior dedicada que acelera la tasa de enfriamiento del contenedor impreso y ayuda con la eliminación del polvo. Con MJF, puede usar el 80-85 % del polvo reciclado y recuperado después de cada construcción, mientras que solo el 50 % del polvo de cada construcción SLS es reciclable.

Los tiempos de enfriamiento más rápidos y los cambios aumentados para reciclar y reutilizar el polvo hacen que los operadores de MJF duden menos en comenzar los trabajos, incluso cuando el contenedor está parcialmente lleno. Los operadores de máquinas SLS, por el contrario, a menudo esperarán a que se llene el contenedor antes de comenzar un trabajo de impresión. Esta diferencia clave en el flujo de trabajo da como resultado plazos de entrega más cortos.

¿Cuál es la precisión dimensional de SLS y MJF?

SLS y MJF son tecnologías industriales que ofrecen alta precisión dimensional para piezas personalizadas. Sin embargo, MJF tiene una pequeña ventaja sobre SLS.

Esto se debe principalmente a que los cabezales de impresión MJF depositan material a 1200 DPI (o aproximadamente 1 punto cada 0,022 mm), mientras que el tamaño de punto típico del láser SLS es de aproximadamente 0,3 y 0,4 mm de diámetro. Además, el agente de detalles que se usa en MJF ayuda a imprimir detalles pequeños y bordes afilados.

Es importante tener en cuenta que SLS y MJF no requieren estructuras de soporte. Esto le permite crear modelos de forma libre sin marcas de eliminación de soporte. Sin embargo, ambas tecnologías son susceptibles de deformarse, así que asegúrese de evitar grandes áreas planas en su diseño. Al probar exhaustivamente ambas tecnologías, descubrimos que las piezas impresas con MJF eran más propensas a deformarse que las impresas con SLS.

	MJF	SLS
Precisión dimensional	± 0,3% (con límite inferior en ± 0,2 mm)	± 0,3 % (límite inferior de ± 0,3 mm)
Tamaño de construcción típico	380 x 285 x 380	300 x 300 x 300 mm (hasta 750 x 550 x 550 mm)
Espesor de capa común	70 - 100 micras	100 - 120 micras
Espesor de pared mínimo *	0,6 mm	0,7 mm
Detalle mínimo	0,25 mm	0,30 mm

Recuerda que el espesor de pared mínimo recomendado de las zonas estructurales para ambas tecnologías es de 1 mm.

¿Qué calidad de superficie puede obtener con la impresión 3D SLS y MJF?

La impresión de piezas en 3D con tecnología SLS y MJF conduce a acabados superficiales granulados que se pueden posprocesar a un alto nivel. Si uno de los requisitos principales para su pieza es el atractivo estético, le recomendamos morir como parte de su procesamiento posterior.

En términos de color, los sistemas MJF actualmente usan un agente de fusión negro, ya que los materiales oscuros absorben la radiación de manera más efectiva. Como resultado, las piezas impresas con MJF tienen un aspecto gris claro. Puede optar por un paso de teñido adicional para lograr un acabado negro uniforme.

Las piezas SLS, por otro lado, suelen estar impresas en blanco y se pueden teñir de cualquier color. . El polvo de nailon gris SLS también está disponible y las piezas impresas en este material se verán similares a las piezas MJF pero más suaves al tacto.

Una pieza MJF, impresa

Una pieza de MJF, después de teñirla de negro

Una pieza SLS, impresa en nailon blanco

Una pieza SLS en nailon gris

¿Cuáles son las propiedades materiales de SLS y MJF?

PA 12 (nylon) es el material principal utilizado tanto para SLS como para MJF. Al imprimir con este material, las piezas MJF tienen una resistencia y flexibilidad superiores y propiedades mecánicas más homogéneas en comparación con las piezas SLS. Pero aunque MJF ofrece una mejor calidad de impresión con nailon, las impresoras SLS ofrecen más opciones de materiales, como PA con relleno de carbono. , relleno de aluminio PA (aluminio) y TPU flexible .

La limitación material de MJF es definitivamente una desventaja a la hora de elegir entre las dos tecnologías. Sin embargo, MJF es una plataforma de materiales abierta y una tecnología que madura rápidamente, lo que marcará el comienzo de un rápido desarrollo de materiales a medida que más diseñadores e ingenieros descubran sus innumerables beneficios.

	HP PA 12	SLS PA 12
Resistencia a la tracción	XY:48 MPa Z:48 MPa	XY:48 MPa Z:42 MPa
Módulo de tracción	XY:1700 MPa Z:1800 MPa	XY:1650 MPa Z:1650 MPa
Alargamiento a la rotura	XY:20 % Z:15 %	XY:18% Z:4%

¿Cuáles son los costos y los tiempos de entrega para la impresión 3D SLS y MJF?

El costo y el tiempo de entrega son dos factores esenciales para elegir entre SLS y MJF. Para evaluar ambos elementos, realizamos un pequeño experimento en la plataforma Hubs para cada una de estas dos tecnologías de impresión 3D.

Usando un diseño de soporte (en la foto a continuación) como modelo de prueba, solicitamos dos cotizaciones de los servicios de impresión 3D en los Estados Unidos para cada tecnología. Una cotización era para un pedido de creación de prototipos (una parte) y la otra era para una producción de lotes pequeños (de diez a 100 partes).

El modelo que utilizamos tiene un volumen de 28,8 cm3 y unas dimensiones del cuadro delimitador de 101,9 x 45,0 x 18,0 mm.

El soporte de prueba impreso en nylon SLS gris

En términos de precios, la impresión con MJF fue consistentemente más rentable que con SLS en aproximadamente un 15 % a un 30 %. La diferencia de precio fue menor para cantidades más grandes de piezas, probablemente debido al flujo de trabajo de posprocesamiento simplificado de la tecnología (enfriamiento, eliminación de polvo, etc.). Además, MJF tiende a tener un tiempo de entrega más rápido que SLS en unos tres días.

Esto no significa que MJF sea el proceso superior universalmente. A pesar de ser menos rentable, SLS ofrece una selección mucho más amplia de materiales, incluidos nailon reforzado con carbono y fibra de vidrio, así como TPU y PP.

Para evaluar más a fondo los precios y los plazos de entrega de SLS y MJF, comuníquese con [email protected] y un representante entrará en más detalles.

	HP PA 12	SLS PA 12
Resistencia a la tracción	XY:48 MPa Z:48 MPa	XY:48 MPa Z:42 MPa
Módulo de tracción	XY:1700 MPa Z:1800 MPa	XY:1650 MPa Z:1650 MPa
Alargamiento a la rotura	XY:20 % Z:15 %	XY:18% Z:4%

¿Cómo se desarrollarán SLS y MJF en el futuro?

Si bien las máquinas SLS solo podrán producir piezas a partir de un solo material por construcción, las piezas MJF pueden tener diferentes propiedades de material. Puede lograr esto cambiando el tipo o la concentración del agente de fusión. HP ha afirmado que MJF le permite controlar las propiedades mecánicas, térmicas, ópticas e incluso eléctricas de una pieza.

Sin embargo, esta funcionalidad aún no está disponible con las impresoras MJF de primera generación. Se espera que las impresoras HP de segunda generación admitan la impresión de varios materiales y colores.

Por el lado de SLS, una actualización notable es el desarrollo de una solución de escritorio de precio competitivo para la impresión SLS en casa o en la oficina. Estos sistemas son muy prometedores, aunque las máquinas viables para esta aplicación exacta aún no han ingresado al mercado.

Preguntas frecuentes

¿MJF es más fuerte que SLS?

Las piezas producidas con MJF son más resistentes y flexibles que las piezas SLS. También tienen propiedades mecánicas más homogéneas en comparación con las piezas SLS, que son más débiles en la dirección de impresión.

¿MJF es más rentable que SLS?

En general, MJF cuesta menos para piezas de menor densidad y SLS es una mejor opción para piezas más sólidas. MJF es una opción más rentable para imprimir artículos individuales, mientras que SLS es más económico para artículos anidados.

¿MJF es más preciso que SLS?

SLS y MJF imprimen piezas con una precisión similar. Esto a menudo depende más de la experiencia que tienen los fabricantes con cada una de las tecnologías, que de los sistemas en sí.

¿Es SLS mejor que MJF en cuanto a materiales y colores?

Con SLS, obtiene una gama más amplia de opciones de materiales con varios nailon y un prototipo de TPU elastomérico. SLS también ofrece más variedad de colores. MJF imprime piezas grises que se pueden teñir de negro cuando salen, mientras que las piezas SLS salen blancas y se pueden teñir de cualquier color. Para ambos procesos, los materiales disponibles son Nylon 12 (PA 12) y Nylon Glassfill (PA 12 GF).

¿Es MJF mejor que SLS para grandes cantidades de piezas?

En general, MJF construye piezas más rápido que SLS, por lo que puede crear más piezas en un período más corto.

¿Las piezas MJF tienen mejores propiedades mecánicas que las piezas SLS?

Las piezas impresas con MJF generalmente tienen propiedades mecánicas más consistentes en toda su geometría.