SLA vs. FDM: Comparando as Principais Tecnologias de Impressão 3D para Qualidade e Precisão

A manufatura aditiva, e especificamente a impressão 3D moderna, veio um longo caminho desde seu desenvolvimento inicial em 1983. Peças impressas em 3D hoje podem alcançar alta resolução e tolerâncias. Duas das técnicas mais comuns são estereolitografia (SLA) e modelagem por deposição fundida (FDM). Embora ambas tenham surgido nos anos 1980, elas usam maneiras distintamente diferentes para fazer peças, e como resultado, peças finais cada uma fornece benefícios variados.

Como a SLA Funciona?

A SLA usa fotopolímeros como matéria-prima para suas peças. Fotopolímeros precisam de luz ultravioleta intensa de um laser para curar, e essa é a ideia central por trás da SLA. A construção ocorre em uma plataforma submersa em resina. Um laser fica acima do tanque e, dirigido por espelhos de precisão, funde a resina líquida, endurecendo-a para alcançar a forma desejada da peça, uma camada por vez. As estruturas de suporte são as primeiras camadas criadas, garantindo que a peça seja firmemente fixada à plataforma e adequadamente suportada. A cada passagem, uma lâmina recoater quebra a tensão superficial da resina acima da peça. A peça é então construída de baixo para cima.

Como a FDM Funciona?

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

Propriedades dos Materiais de SLA e FDM

Processo	Como Funciona	Resistência	Acabamento	Materiais Comuns
SLA	Laser cura fotopolímero	2.500-10.000 psi 17,2-68,9 MPa	Camadas aditivas de 0,051-0,152 mm (0,002-0,006 pol.) típicas	Fotopolímeros semelhantes a termoplásticos similares a ABS, PC e PP
FDM	Extrusão fundida	5.200-9.800 psi 35,9-67,6 MPa	Camadas aditivas de 0,127-0,330 mm (0,005-0,013 pol.) típicas	ABS, PC, PC/ABS, PPSU, PEEK, ULTEM

Nenhuma destas técnicas cria peças tão fortes quanto as moldadas por injeção, por exemplo, mas são adequadas para prototipagem rápida. As camadas finas da SLA e forte ligação entre as camadas tornam suas peças mais lisas, com estriações mínimas ao longo do eixo Z, a direção da construção.

Considerações sobre SLA

Se detalhes e suavidade de superfície são importantes para sua peça, a SLA supera a FDM facilmente. Em parte, por causa de suas raízes na tecnologia a laser, peças SLA podem oferecer detalhes incrivelmente finos, ainda com preços competitivos. Além disso, o processo de cura por luz ultravioleta da SLA evita os problemas da FDM causados pelo calor comprimindo camadas previamente desenhas. Igualmente importante, a SLA oferece muitas opções adicionais de acabamento, como tingimento e texturização.

Com a SLA, existem três níveis de resolução para escolher, variando de 0,1016 mm (0,004 pol.) a 0,0254 mm (0,001 pol.) para espessura de camada. Escolher um sobre o outro não apenas afeta a qualidade da peça, mas também o tempo de manufatura. O tamanho mínimo do recurso pode ser tão pequeno quanto 0,0635 mm (0,0025 pol.) no plano XY e 0,2032 mm (0,008 pol.) no eixo Z.

Uma questão importante com peças SLA é sua sensibilidade à luz. Como fotopolímeros, eles podem degradar com exposição a raios UV, como luz solar. Adicionar um revestimento protetor pode retardar este processo.

MicroFine™ é um material exclusivo da Protolabs disponível em cinza e verde. Este material de micro-resolução, semelhante a ABS, pode imprimir camadas extremamente finas: apenas 0,0254 mm (0,001 pol.). Esse tipo de precisão é um pré-requisito para construir peças com muitos detalhes de recursos pequenos e é regularmente usado para componentes médicos pequenos e altamente precisos.

Considerações sobre FDM

A FDM usa materiais de grau de engenharia (veja o gráfico acima) e oferece uma variedade de opções de cores. Com algumas impressoras FDM, peças podem ser tão grandes quanto 10.845,8 mm x 3.886,2 mm x 4.368,8 mm (427 pol. x 153 pol. x 172 pol.). Essencialmente depende do tamanho do espaço de construção. Além disso, peças FDM são moderadamente precificadas, tornando-a ideal para hobbistas, consultórios odontológicos e salas de aula.

A tolerância da FDM depende de como a máquina é configurada, mas pode ser tão pequena quanto +/-0,0015 mm (+/-0,0035 pol.). A espessura da camada varia baseada no material que você está usando, e algumas impressoras podem imprimir tão fino quanto 0,0254 mm (0,001 pol.), embora isso levaria a longos tempos de impressão e pode não ser possível com peças maiores.

Como a temperatura afeta o material central, peças FDM estão sujeitas a bordas exteriores onduladas causadas conforme novas camadas são depositadas sobre camadas anteriores. Esses problemas do eixo Z também causam fraqueza na construção. Então, a resistência de uma peça é inteiramente dependente da direção na qual foi construída.

A FDM não funciona bem com áreas largas e planas, e tem dificuldades para imprimir cantos agudos, então adicionar filetes ao seu design faz sentido. Por todas essas razões, prototipagem com FDM funciona bem quando precisão e acabamento de superfície não são críticos.

Embora a FDM leve o cheque para custo, a SLA é bastante competitiva, especialmente para protótipos cosméticos com designs intrincados. Também é um processo ideal para criar formas para injeção de plástico e fundição.

Quando Usar SLA e FDM

Com todas estas considerações em mente, aqui está uma lista de quando usar cada método.

Use SLA:

• Para prototipagem complexa rápida
• Quando precisão e acabamento de superfície liso são importantes
• Quando alta resolução, detalhes finos e precisão são necessários
• Para criar moldes para fundição para facilitar a produção em massa
• Quando resistência e durabilidade do modelo não são cruciais (modelos feitos de resina podem sofrer quando expostos ao sol por longos períodos)

Use FDM:

• Para prototipagem
• Quando uma seleção de cores é necessária
• Para modelos de baixo custo
• Quando precisão e acabamento de superfície não são cruciais
• Para projetos de hobbistas e makers

Para ajuda adicional, sinta-se à vontade para contatar um engenheiro de aplicações da Protolabs em 877-479-3680 ou ADMIN@MFGROBOTS.COM. Para iniciar seu próximo projeto de design hoje, simplesmente faça upload de um modelo CAD 3D para uma cotação interativa em horas.