SLS vs MJF: Entendendo as Diferenças Principais na Fusão de Leito de Pó

A Multi Jet Fusion (MJF) e a Sinterização Seletiva a Laser (SLS) são tecnologias industriais de impressão 3D que pertencem à família de fusão de leito de pó. Ambos os processos constroem peças fundindo termicamente (ou sinterizando) partículas de pó polimérico camada por camada.

A principal diferença entre essas duas tecnologias é sua fonte de calor. O SLS usa um laser para escanear e sinterizar cada seção transversal. A MJF, por outro lado, deposita uma tinta (agente de fusão) no pó para absorver luz infravermelha. A impressora então passa uma fonte de energia infravermelha sobre a plataforma de construção para fundir as áreas com tinta. Essencialmente, a MJF combina as tecnologias SLS e Jateamento de Ligante.

Como SLS e MJF criam peças muito semelhantes, é importante que um designer entenda as diferenças entre os dois processos. Neste artigo, comparamos SLS e MJF em termos de fluxo de trabalho, precisão, materiais, custo e prazo de entrega.

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Como funcionam os processos de impressão 3D SLS e MJF?

A impressão 3D SLS e MJF têm processos e fluxos de trabalho de fabricação semelhantes, no entanto, existem algumas diferenças-chave entre as duas tecnologias. Vamos começar com o processo de fabricação.

Sinterização Seletiva a Laser (SLS)

Uma impressora SLS primeiro espalha uma camada fina de pó sobre a plataforma de construção. Um laser CO2 então escaneia cada seção transversal, sinterizando o pó. A plataforma então desce por uma camada e o processo se repete até que a construção esteja completa. Todo o recipiente deve esfriar antes que você possa remover a peça do pó.

Para uma explicação mais detalhada dessas mecânicas, leia nosso artigo aprofundado O que é impressão 3D SLS?.

Uma peça SLS, impressa em nylon

Multi Jet Fusion

Para imprimir usando MJF, a máquina primeiro espalha uma camada fina de pó sobre a plataforma de construção. A impressora aquece esta camada a uma temperatura próxima à de sinterização. Um carro com bocais de jato de tinta (semelhantes aos bocais usados em impressoras 2D de mesa) passa sobre o leito, depositando um agente de fusão no pó. Ao mesmo tempo, a máquina imprime um agente de detalhamento que inibe a sinterização próximo à borda da peça.

Uma poderosa fonte de energia IR então passa sobre o leito de construção e sinteriza as áreas onde o agente de fusão foi depositado, deixando o resto do pó inalterado. O processo se repete até que todas as peças estejam completas.

Semelhante ao SLS, as peças impressas ficam embutidas no pó e precisam esfriar antes de serem removidas para processamento adicional. Para mais detalhes sobre MJF, leia nossa análise da tecnologia em O que é Multi Jet Fusion (MJF)? Explicado pela Hubs.

Uma peça MJF, impressa em nylon

Comparando fluxos de trabalho para SLS e MJF

Ao imprimir com SLS, você funde cada seção transversal ponto a ponto, enquanto a fusão na MJF é mais linear. Isso não altera significativamente o tempo de impressão, pois a etapa de recobrimento (e o número total de camadas) determina principalmente o tempo total de impressão. Esta etapa leva o mesmo tempo tanto no SLS quanto na MJF.

No entanto, o resfriamento do recipiente e o pós-processamento são muito mais rápidos ao trabalhar com MJF. A HP oferece uma estação de pós-processamento dedicada que acelera a taxa de resfriamento do recipiente impresso e ajuda na remoção do pó. Com MJF, você pode usar 80-85% do pó reciclado e recuperado após cada construção, enquanto apenas 50% do pó de cada construção SLS é reciclável.

Tempos de resfriamento mais rápidos e mudanças aumentadas para reciclar e reutilizar o pó tornam os operadores de MJF menos hesitantes em iniciar trabalhos mesmo quando o recipiente está parcialmente cheio. Operadores de máquinas SLS, em contraste, muitas vezes esperam o recipiente encher antes de iniciar um trabalho de impressão. Essa diferença fundamental no fluxo de trabalho resulta em prazos de entrega mais curtos.

Qual é a precisão dimensional do SLS e MJF?

SLS e MJF são tecnologias industriais que oferecem alta precisão dimensional para peças personalizadas. No entanto, a MJF tem uma pequena vantagem sobre o SLS.

Isso ocorre principalmente porque os cabeçotes de impressão MJF depositam material a 1200 DPI (ou aproximadamente 1 ponto a cada 0,022 mm), enquanto o tamanho típico do ponto do laser SLS é de aproximadamente 0,3 e 0,4 mm de diâmetro. Além disso, o agente de detalhamento usado na MJF ajuda na impressão de pequenos detalhes e arestas vivas.

É importante notar que SLS e MJF não requerem estruturas de suporte. Isso permite criar modelos de forma livre sem marcas de remoção de suporte. No entanto, ambas as tecnologias são suscetíveis a empenamento, então evite grandes áreas planas no seu design. Em testes extensivos de ambas as tecnologias, descobrimos que peças impressas em MJF eram mais propensas a empenamento do que as impressas com SLS.

	MJF	SLS
Precisão dimensional	± 0,3% (com limite inferior em ± 0,2 mm)	± 0,3% (limite inferior de ± 0,3 mm)
Tamanho típico de construção	380 x 285 x 380	300 x 300 x 300 mm (até 750 x 550 x 550 mm)
Espessura de camada comum	70 - 100 mícrons	100 - 120 mícrons
Espessura mínima de parede *	0,6 mm	0,7 mm
Detalhe mínimo	0,25 mm	0,30 mm

Lembre-se de que a espessura mínima de parede recomendada para áreas estruturais em ambas as tecnologias é 1 mm.

Qual qualidade de superfície você pode obter com impressão 3D SLS e MJF?

Imprimir peças com tecnologia SLS ou MJF resulta em acabamentos superficiais granulados que podem ser pós-processados a um alto padrão. Se um dos seus principais requisitos para a peça é apelo estético, recomendamos tingimento como parte do seu pós-processamento.

Em termos de cor, os sistemas MJF atualmente usam um agente de fusão preto, pois materiais escuros absorvem radiação mais efetivamente. Como resultado, peças impressas com MJF têm uma aparência cinza claro. Você pode optar por uma etapa adicional de tingimento para obter um acabamento preto uniforme.

Peças SLS, por outro lado, geralmente são impressas em branco e podem ser tingidas em qualquer cor. Pó de nylon cinza SLS também está disponível, e peças impressas neste material parecerão semelhantes às peças MJF, mas mais lisas ao toque.

Uma peça MJF, como impressa

Uma peça MJF, após tingimento preto

Uma peça SLS, impressa em nylon branco

Uma peça SLS em nylon cinza

Quais são as propriedades dos materiais do SLS e MJF?

O PA 12 (nylon) é o material principal usado tanto para SLS quanto para MJF. Ao imprimir com este material, peças MJF têm resistência e flexibilidade superiores e propriedades mecânicas mais homogêneas comparadas às peças SLS. Mas embora a MJF ofereça melhor qualidade de impressão com nylon, impressoras SLS oferecem mais opções de materiais, como PA com fibra de carbono, PA com alumínio (alumide) e TPU flexível.

A limitação de materiais da MJF é definitivamente uma desvantagem ao escolher entre as duas tecnologias. No entanto, a MJF é uma plataforma de materiais aberta e uma tecnologia em rápida maturação, que trará rápido desenvolvimento de materiais à medida que mais designers e engenheiros descobrem seus inúmeros benefícios.

	HP PA 12	SLS PA 12
Resistência à Tração	XY: 48 MPa Z: 48 MPa	XY: 48 MPa Z: 42 MPa
Módulo de Tração	XY: 1700 MPa Z: 1800 MPa	XY: 1650 MPa Z: 1650 MPa
Alongamento na Ruptura	XY: 20% Z: 15%	XY: 18% Z: 4%

Quais são os custos e prazos de entrega para impressão 3D SLS e MJF?

Custo e prazo de entrega são dois fatores essenciais para escolher entre SLS e MJF. Para avaliar ambos os elementos, realizamos um pequeno experimento na plataforma Hubs para cada uma dessas duas tecnologias de impressão 3D.

Usando um design de suporte (foto abaixo) como modelo de teste, solicitamos dois orçamentos de serviços de impressão 3D nos Estados Unidos para cada tecnologia. Um orçamento foi para um pedido de prototipagem (uma peça), e o outro para uma pequena série de produção (dez a 100 peças).

O modelo usado tem volume de 28,8 cm³ e dimensões de caixa delimitadora de 101,9 x 45,0 x 18,0 mm.

O suporte de teste impresso em nylon cinza SLS

Em termos de preço, imprimir com MJF foi consistentemente mais econômico que com SLS em aproximadamente 15% a 30%. A diferença de preço foi menor para quantidades maiores de peças, provavelmente devido ao fluxo de trabalho de pós-processamento simplificado da tecnologia (resfriamento, remoção de pó, etc.). Além disso, a MJF tende a ter um prazo de entrega mais rápido que o SLS em cerca de três dias.

Isso não significa que a MJF seja o processo superior universalmente. Apesar de ser menos econômica, a SLS oferece uma seleção muito mais ampla de materiais, incluindo nylon com fibra de carbono e vidro, bem como TPU e PP.

Para avaliar ainda mais preços e prazos de entrega para SLS e MJF, entre em contato com sales@hubs.com e um representante entrará em mais detalhes.

	HP PA 12	SLS PA 12
Resistência à Tração	XY: 48 MPa Z: 48 MPa	XY: 48 MPa Z: 42 MPa
Módulo de Tração	XY: 1700 MPa Z: 1800 MPa	XY: 1650 MPa Z: 1650 MPa
Alongamento na Ruptura	XY: 20% Z: 15%	XY: 18% Z: 4%

Como SLS e MJF se desenvolverão no futuro?

Enquanto máquinas SLS sempre só poderão produzir peças de um único material por construção, peças MJF podem ter diferentes propriedades de material. Você pode alcançar isso alterando o tipo ou concentração do agente de fusão. A HP afirmou que a MJF permite controlar as propriedades mecânicas, térmicas, ópticas e até elétricas de uma peça.

No entanto, essa funcionalidade ainda não está disponível nas impressoras MJF de primeira geração. Espera-se que impressoras HP de segunda geração suportem impressão multi-material e multi-cor.

Do lado do SLS, uma atualização notável é o desenvolvimento de uma solução desktop com preço competitivo para impressão SLS em casa ou no escritório. Esses sistemas têm muito potencial, embora máquinas viáveis para esta aplicação exata ainda não tenham entrado no mercado.

Perguntas frequentes

A MJF é mais forte que a SLS?

Peças produzidas usando MJF são mais fortes e flexíveis que peças SLS. Elas também têm propriedades mecânicas mais homogêneas comparadas às peças SLS, que são mais fracas na direção de impressão.

A MJF é mais econômica que a SLS?

Em geral, a MJF custa menos para peças de menor densidade, e a SLS é uma opção melhor para peças mais sólidas. A MJF é uma escolha mais econômica para impressão de itens únicos, enquanto a SLS é mais barata para itens aninhados.

A MJF é mais precisa que a SLS?

SLS e MJF imprimem peças com precisão semelhante. Isso muitas vezes depende mais da experiência dos fabricantes com cada uma das tecnologias do que dos próprios sistemas.

A SLS é melhor que a MJF para materiais e cores?

Com SLS, você obtém uma gama mais ampla de opções de materiais com vários nylons e um TPU elástico para prototipagem. A SLS também oferece mais variedade de cores. A MJF imprime peças cinzas que podem ser tingidas de preto, enquanto peças SLS saem brancas e podem ser tingidas em qualquer cor. Para ambos os processos, os materiais disponíveis são Nylon 12 (PA 12) e Nylon com Fibra de Vidro (PA 12 GF).

A MJF é melhor que a SLS para maiores quantidades de peças?

No geral, a MJF constrói peças mais rápido que a SLS, então você pode criar mais peças em um período menor.

Peças MJF têm melhores propriedades mecânicas que peças SLS?

Peças impressas em MJF geralmente têm propriedades mecânicas mais consistentes em toda a sua geometria.