SLA x FDM:comparando tecnologias comuns de impressão 3D

A manufatura aditiva, e especificamente a impressão 3D moderna, percorreu um longo caminho desde seu desenvolvimento inicial em 1983. As peças impressas em 3D de hoje podem atingir alta resolução e tolerâncias. Duas das técnicas mais comuns são a estereolitografia (SLA) e a modelagem por deposição fundida (FDM). Embora ambos tenham surgido na década de 1980, eles usam maneiras distintas de fabricar peças e, como resultado, cada peça final oferece benefícios variados.
As peças SLA feitas com a resina MicroFine Gray™ da Protolabs alcançam resolução de microprecisão.

Como funciona o SLA?

A SLA utiliza resinas de fotopolímeros como matéria-prima para suas peças. Os fotopolímeros precisam de luz ultravioleta intensa de um laser para endurecer, e essa é a ideia central por trás do SLA. A construção ocorre em uma plataforma submersa em resina. Um laser fica acima do tanque e, direcionado por espelhos de precisão, funde a resina líquida, endurecendo-a para obter o formato desejado da peça, uma camada por vez. As estruturas de suporte são as primeiras camadas criadas, garantindo que a peça fique bem presa à plataforma e adequadamente apoiada. A cada passagem, uma lâmina de recobrimento quebra a tensão superficial da resina acima da peça. A peça é então construída de baixo para cima.

Como funciona o FDM?

Uma das primeiras formas de impressão 3D, o FDM foi inventado por um dos fundadores da Stratasys, Scott Crump. O conceito é simples - é como usar uma pistola de cola quente. Um filamento termoplástico ou bobina de plástico é aquecido até o ponto de fusão. O plástico líquido quente emerge através de um bocal para criar uma camada fina e única ao longo dos eixos X e Y na plataforma de construção. A camada esfria e endurece rapidamente. À medida que cada camada é concluída, a plataforma é abaixada e plástico fundido adicional é depositado, crescendo a peça verticalmente (ao longo do eixo Z).

Propriedades de materiais de SLA e FDM

Processo	Como funciona	Força	Concluir	Materiais comuns
SLA	Fotopolímero curado a laser	2.500-10.000 (psi) 17,2-68,9 (MPa)	Camadas aditivas de 0,002-0,006 pol. (0,051-0,152 mm) típicas	Fotopolímeros termoplásticos semelhantes a ABS, PC e PP
FDM	Extrusões fundidas	5.200-9.800 (psi) 35,9-67,6 (MPa)	Camadas aditivas de 0,005-0,013 pol. (0,127-0,330 mm) típicas	ABS, PC, PC/ABS, PPSU,  PEEK, ULTEM

Nesta parte FDM, as linhas da camada são visíveis. Foto:3Dhubs.com
Nenhuma dessas técnicas cria peças tão fortes quanto as moldadas por injeção, por exemplo, mas são adequadas para prototipagem rápida. As camadas finas do SLA e a forte ligação entre as camadas tornam suas peças mais suaves, com estrias mínimas ao longo do eixo Z, a direção da construção.

Considerações de SLA

Se os detalhes e a suavidade da superfície são importantes para a sua peça, o SLA supera facilmente o FDM. Em parte, por causa de suas raízes na tecnologia a laser, as peças SLA podem oferecer detalhes incrivelmente finos, mas o preço é competitivo. Also, the SLA ultraviolet light curing process avoids FDM’s issues caused by heat compressing previously drawn layers. Equally important, SLA offers many additional finishing options, such as dyeing and texturing.

With SLA, there are three resolution levels from which to choose, ranging from 0.004 in. (0.1016mm) to 0.001 in. (0.0254mm) for layer thickness. Choosing one over the other not only affects part quality, but manufacturing time, too. Minimum feature size can be as small as 0.0025 in. (0.0635mm) on the XY plane and 0.008 in. (0.2032mm) on the Z axis.

One important issue with SLA parts is their sensitivity to light. As photopolymers, they can degrade from exposure to UV rays, such as sunlight. Adding a protective coating can slow this process.

MicroFine™ is an exclusive Protolabs material available in gray and green. This micro-resolution, ABS-like material can print layers that are extremely thin:just 0.001 in. (0.0254mm). That kind of precision is a prerequisite for building parts with many small feature details and is regularly used for small and highly accurate medical components. 

FDM Considerations

FDM uses engineering-grade materials (see chart above) and offers a range of color options. With some FDM printers, parts can be as large as 427 in. x 153 in. x 172 in. (10,845.8mm x 3,886.2mm x 4,368.8mm). Essentially it depends on the size of the build space. Also, FDM parts are moderately priced, making it ideal for hobbyists, dental offices, and classrooms.

FDM’s tolerance is dependent on how the machine is set up, but can be as small as +/-0.0035 in. (+/-0.0015mm). Layer thickness varies based on the material you’re using, and some printers can print as thin as 0.001 in. (0.0254mm), although this would lead to long print times and may not be possible with larger parts.

Because temperature affects the core material, FDM parts are subject to rippled exterior edges caused as new layers are dropped atop previous layers. These Z-axis issues also cause weakness in the build. So, a part’s strength is entirely dependent on the direction in which it was built.

FDM does not do well with wide, flat areas, and has difficulties printing sharp corners, so adding fillets to your design makes sense. For all these reasons, prototyping with FDM works well when accuracy and surface finish aren't critical.

Although FDM gets the check for cost, SLA is quite competitive, especially for cosmetic prototypes with intricate designs. It’s also a go-to process to create forms for injection molding and casting.

When to Use SLA and FDM

With all of these considerations in mind, here is a list of when to use either method.

Use SLA :

• For rapid, complex prototyping
• When precision and a smooth surface finish is important
• When high resolution, fine detail, and accuracy is necessary
• For creating molds for casting to facilitate mass production
• When strength and durability of the model is not crucial (models made from resin may suffer when exposed to the sun for long periods)

Use FDM :

• For prototyping
• When a selection of colors is needed
• For low-cost models
• When precision and surface finish aren’t crucial
• For hobbyist and maker projects

SLA produced this clear, red taillight with a smooth finish and custom post-production painting.
For additional help, feel free to contact a Protolabs applications engineer at 877-479-3680 or [email protected]. Para começar seu próximo projeto de design hoje, basta carregar um modelo CAD 3D para obter uma cotação interativa em algumas horas.