树脂VS长丝 - 深入的3D打印材料比较

Roy Hill 09-06-2023
Roy Hill

3D打印使用各种材料,其中液态树脂和热塑性长丝是你会发现的两种最常见的材料。

丝材用于3D打印中的熔融沉积成型(FDM)技术,而树脂是立体光刻设备(SLA)技术的材料。

这两种印刷材料都有截然不同的特性,它们有自己独特的特点和好处,当然也有缺点。

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本文着重于两者之间的详细比较,以便你能决定哪种印刷材料似乎是适合你的。

    质量 - 树脂印刷的质量比长丝印刷好吗?

    当它归结为比较质量时,前面的答案是,树脂印刷的质量比长丝印刷好得多,就是这样。

    然而,这并不意味着你不能使用FDM 3D打印机获得惊人的质量。 事实上,长丝也可以给你带来惊喜,其惊人的打印水平几乎和树脂一样好,但仍然明显不如树脂。

    虽然,为了得到这一点,你将会看到3D打印时间的大幅增加。

    SLA,或树脂印刷有一个强大的激光器,具有非常精确的尺寸精度,并能在XY轴上做小的运动,与FDM印刷相比,导致印刷品的分辨率非常高。

    SLA 3D打印机移动的微米数也是非常高质量的,有些甚至显示出高达10微米的分辨率,而FDM打印的标准是50-100微米。

    除此之外,在长丝印刷中,模型要承受很大的压力,这可能是表面纹理不像树脂印刷那样光滑的原因之一。

    长丝印刷中使用的高热也会导致印刷品的不完美,这需要后期处理来消除。

    长丝打印中的一个问题是在你的打印件上形成斑点和凹痕。 发生这种情况的原因很多,所以我的文章《如何修复3D打印件上的斑点和凹痕》可以帮助你非常清楚地排除故障。

    在FDM打印中,打印的分辨率是对喷嘴直径和挤压精度的衡量。

    现在有许多喷嘴尺寸,它们有各自的优点和缺点。 今天,大多数FDM 3D打印机出厂时的喷嘴直径为0.4毫米,这基本上是速度、质量和精度之间的一个平衡。

    你可以随时改变3D打印机的喷嘴尺寸。 众所周知,大于0.4毫米的尺寸可以产生快速打印,并且很少有与喷嘴有关的问题。

    小于0.4毫米的尺寸会给你带来极大的精度和更好的悬垂质量,然而,这确实是以速度为代价的,低至0.1毫米直径的喷嘴。

    当你考虑到0.4毫米与0.1毫米相比,那就是少了4倍,这直接转化为你的印刷品的时间。 要挤出类似数量的塑料,这将意味着要经过4次线。

    使用感光树脂进行3D打印的SLA 3D打印机所打印出来的东西要详细得多,有复杂的深度。 出现这种情况的一个很好的原因是层高和微米。

    这个看似简单的设置会影响到分辨率、速度和整体质感。 对于SLA 3D打印机来说,它们可以舒适地打印的最小层高要小得多,与FDM打印机相比,效果更好。

    这种较小的最小值直接促成了树脂印刷品上惊人的精度和细节。

    然而,一些3D打印丝,如PLA、PETG和尼龙,也能产生优异的质量。 然而,对于每一种3D打印,都有一些需要注意的缺陷,这些缺陷会影响你的打印标准。

    下面是对长丝印刷的印刷缺陷的简要概述:

    • 串联 - 当整个模型中出现细丝的绞合线时,通常在两个垂直部分之间。
    • 悬臂 - 延伸到前一层的显著角度的层不能支撑自己,导致下垂。 可以用支撑物固定。
    • 肿块和斑点 - 在你的模型外部有小的疣状物、气泡/球状物/斑点,通常是由灯丝中的水分造成的。
    • 弱层结合 - 实际层与层之间不能正常粘连,导致印刷品外观粗糙
    • 印刷品侧面的线条 - Z轴的跳动会导致整个模式的外观出现非常明显的线条
    • 过度& 挤压不足 - 从喷嘴出来的长丝数量可能太少或太多,导致明显的打印缺陷
    • 三维印刷品中的孔 - 可能是由于挤压不足或悬空而产生的,并在你的模型上留下明显的孔洞,同时也是比较弱的。

    下面是对树脂印刷的印刷缺陷的简要介绍:

    • 模型从构建板上分离出来 - 有些建筑表面没有很好的附着力,你想让它预先纹理化。 同时要预热环境
    • 过度固化的印刷品 - 补丁可以在你的模型上看到,也可以使你的模型更脆。
    • 硬化树脂移位 - 印刷品可能因移动和移位而失败,方向可能需要改变或增加支撑物
    • 层间分离(分层) - 粘合不到位的层很容易毁掉印刷品。 此外,还要增加支持物

    使用SLA 3D打印机,各层树脂可以快速地相互粘连,并拥有更精细的细节。 这导致了一流的打印质量和惊人的精度。

    虽然长丝打印的质量也可以变得非常好,但它仍然会比不上树脂的能力,所以我们在这里有一个明显的赢家。

    价格 - 树脂比长丝贵吗?

    树脂和灯丝都可以变得非常昂贵,这取决于品牌和数量,但你也可以在预算范围内选择它们。 一般来说,树脂比灯丝更昂贵。

    不同种类的灯丝会有明显不同的价格,往往比其他的便宜,通常比树脂更便宜。 下面我将介绍预算选项,中级选项,以及树脂和灯丝的最高价位。

    让我们来看看预算树脂可以得到什么样的价格。

    当看到亚马逊上3D打印机树脂的第一大畅销产品时,Elegoo快速紫外线固化树脂是首选。 它是一种用于你的打印机的低气味感光聚合物,不会破坏银行。

    一瓶1公斤的这种树脂将使你花费不到30美元,这是目前最便宜的树脂之一,考虑到树脂的总体成本,这是一个相当体面的数字。

    对于经济型灯丝,通常的选择是PLA。

    我在亚马逊上找到的最便宜但质量仍然很高的灯丝之一是Tecbears PLA 1Kg灯丝。 它的价格约为20美元。Tecbears PLA的评价非常高,约有2000个评价,许多是来自快乐的客户。

    他们喜欢它的包装,即使作为初学者也很容易使用,以及他们的模型的实际打印质量。

    它的背后有一些保证,例如:

    • 低收缩性
    • 无堵塞& 无气泡
    • 减少了机械绕线和严格的人工检查带来的纠缠现象
    • 惊人的尺寸精度±0.02mm
    • 18个月的保修期,所以实际上是无风险的!

    好了,现在我们来看看稍微高级一点的3D打印材料,首先是树脂。

    一个非常受人尊敬的3D打印机树脂品牌直接归于Siraya Tech,特别是他们的Tenacious, Flexible & Impact-Resistant 1Kg Resin,你可以在亚马逊上找到,价格适中(约65美元)。

    当你开始在树脂中引入特定的品质时,价格开始增加。 这种Siraya Tech树脂可以作为一种很好的添加剂来增加其他树脂的强度。

    它背后的主要品质和特点是:

    • 极大的灵活性
    • 坚固和高抗冲击性
    • 薄的物体可以弯曲180°而不碎裂
    • 可与Elegoo树脂混合(80%的Elegoo和20%的Tenacious是一种流行的混合。)
    • 相当低的气味
    • 有一个Facebook小组,有帮助的用户和设置可以使用
    • 仍然可以制作出高度精细的印刷品!

    接着是中等价格范围内的稍高级的灯丝。

    一卷你使用后肯定会喜欢的灯丝是来自亚马逊的PRILINE碳纤维聚碳酸酯灯丝。 一卷1Kg的这种灯丝售价约为50美元,但对于你得到的品质来说非常值得这个价格。

    PRILINE碳纤维长丝的特点和优点是:

    • 高耐热性
    • 强度-重量比高,非常坚硬
    • 尺寸精度公差为±0.03
    • 印刷效果非常好,容易实现无翘曲的印刷
    • 优秀的层粘性
    • 易于拆卸的支架
    • 具有约5-10%的碳纤维体积与塑料的比例
    • 可以在Ender 3的库存上打印,但建议使用全金属热端

    现在是那种高级的、先进的树脂价格范围,你可能不会想意外地大量购买!

    如果我们去找一家高级树脂公司,拥有高级树脂和3D打印机,我们会很容易发现自己在Formlabs的门口。

    他们有一种非常专业的3D打印机树脂,这就是他们的Formlabs永久皇冠树脂,这种高级液体1KG的价格超过1000美元。

    这种材料的建议使用寿命为24个月。

    这种永久冠树脂是一种长期的生物相容性材料,是为叶片、牙冠、嵌体、嵌体和桥体开发的。 兼容性显示为他们自己的3D打印机是Formlabs Form 2 & Form 3B。

    你可以在他们的 "使用永久皇冠树脂 "网页上找到更多关于专业人员应该如何使用这种树脂的信息。

    好了,现在说说我们期待已久的优质、先进的灯丝吧!

    如果你想要一种广泛用于石油/天然气、汽车、航空航天和工业行业的材料,你会对PEEK长丝感到满意。 一个不错的品牌是亚马逊的CarbonX碳纤维PEEK长丝。

    不过,你会惊讶地发现,250克的碳纤维PEEK会让你花费150美元左右。 一整卷1千克的碳纤维PEEK的成本大约为600美元,这比你的标准PLA、ABS或PETG要高得多,你已经可以看出。

    这不是一个可以轻视的材料。

    他们建议使用加热室、硬化的钢制喷嘴和像胶带或PEI板一样的床面粘附物。

    PEEK实际上被认为是现有的最高性能的热塑性塑料之一,在混合了10%的高模量切碎的碳纤维后,其性能甚至更好。

    它不仅是一种极其坚硬的材料,而且具有特殊的机械、热和耐化学性以及轻质特性。 它还具有接近零的吸湿性。

    所有这些都表明,在价格方面,树脂和长丝并没有极大的差别。

    如果你愿意妥协一些额外的功能和更多的质量,你可以得到便宜的树脂和便宜的灯丝。

    使用的方便性 - 长丝比树脂更容易打印吗?

    树脂可能会变得相当混乱,而且涉及大量的后期处理。 另一方面,灯丝更容易使用,并强烈建议刚开始接触3D打印的人使用。

    当涉及到树脂印刷时,一般需要花费更多的精力来移除印刷品并使其在最后阶段做好准备。

    在打印之后,你必须考虑到相当多的努力来使你的树脂模型离开建造平台。

    这是因为有一大堆杂乱无章的未固化树脂需要你去处理。

    你必须在清洁液中清洗零件,常用的是异丙醇,然后在树脂被洗掉后,需要在紫外灯下固化。

    在打印完成后,打印长丝所需的努力要少得多。 过去的情况是,你必须付出一些真正的力量使你的长丝打印品从打印床上分离出来,但现在情况肯定有所改变。

    我们现在有方便的磁铁构建表面,可以被移除和 "弯曲",从而使完成的印刷品轻松地从构建板上弹出。 它们并不昂贵,大量高评价的评论证明了它们有多好。

    长丝或FDM印刷品其实不需要后期处理,除非你使用了支撑材料,它们没有那么顺利地被移除。 如果你不介意印刷品上有一些粗糙的地方,那么这并不重要,但你可以很容易地清理它。

    一个好的3D打印机工具包可以帮助清理FDM打印件。 来自亚马逊的CCTREE 23件清洁工具包是伴随你的长丝打印件的一个伟大选择。

    它包括:

    • 针状锉刀组
    • 镊子
    • 去毛刺工具
    • 双面抛光条
    • 钳子
    • 刀组

    它非常适合初学者甚至是高级建模者,如果你遇到任何问题,客户服务是顶级的。

    除此以外,后期处理的难度可能与树脂相同,但使用长丝的过程肯定更短。

    尽管如此,树脂和长丝打印的一些常见问题包括与构建板的粘附性差、分层(基本上是当你的层分离时)以及混乱或复杂的打印。

    为了解决树脂印刷的粘附问题,你可能要检查你的构建板和树脂桶,确保你正确地校准它。

    接下来,如果树脂太冷,它就不会粘在构建平台上,使树脂罐附着不牢。 试着把你的打印机移到一个更温暖的地方,这样打印室和树脂就不再那么冷了。

    此外,当你的树脂印刷品的各层之间没有适当的附着力时,可能会发生分层,这可能会使你的印刷品看起来非常糟糕。

    幸运的是,解决这个问题并不难。 首先,检查该层的路径是否被障碍物挡住了。

    要做到这一点,你必须确保树脂槽里没有杂物,之前打印的遗留物不会以任何方式成为障碍。

    最重要的是,在必要的地方使用支撑物。 仅仅这个提示就足以解决树脂和长丝印刷中的许多问题,特别是如果我们谈论悬空等质量问题。

    此外,就混乱的印刷品而言,确保你的工作方向正确,因为错位是导致印刷失败的一个臭名昭著的原因。

    此外,薄弱的支撑物不能很好地支持你的印刷品。 如果是这样的话,请使用更强的支撑物,或者你甚至可以增加使用的支撑物的数量,如果你不太担心事后删除它们。

    一旦你有了树脂或长丝打印的过程,它们本身就变得相当容易,但总体而言,我不得不说长丝FDM打印比树脂SLA打印更容易。

    强度 - 与灯丝相比,树脂3D打印作品是否坚固?

    某些优质品牌的树脂3D打印是很强的,但由于其物理特性,长丝打印要强得多。 最强的长丝之一是聚碳酸酯,其抗拉强度为9800 psi。 虽然,Formlabs Tough Resin表示抗拉强度为8080 psi。

    虽然这个问题可能会变得非常复杂,但最好的简单答案是,与长丝相比,大多数流行的树脂是很脆的。

    换句话说,长丝更坚固。 如果你得到预算的长丝并与预算的树脂相比较,你会看到两者之间在强度上有很大的差异,长丝在上面。

    实际上,我写了一篇关于你能买到的最强3D打印丝的文章,如果你有兴趣,可以看看。

    树脂3D打印在创新方面仍有很长的路要走,可以在树脂打印的零件中加入强度,但他们肯定在追赶。 市场已经迅速采用SLA打印,所以一直在开发更多的材料。

    你可以查看用于加固原型的坚韧树脂的材料数据表,不过如前所述,你会惊讶地发现1L这种Formlabs坚韧树脂会让你花费175美元左右。

    相反,我们有像尼龙、碳纤维这样的长丝,以及在纯粹的强度方面的绝对王者,聚碳酸酯。

    在Airwolf3D进行的一项测试中,一个聚碳酸酯钩子实际上能够举起高达685磅的重量。

    //www.youtube.com/watch?v=PYDiy-uYQrU

    这些灯丝在许多不同的环境中都非常坚固,并将领先于你为SLA打印机找到的大多数坚固的树脂。

    这就是为什么许多制造业使用FDM技术和像聚碳酸酯这样的长丝来制造坚固、耐用的零件,这些零件可以有超强的性能,并能承受重击。

    尽管树脂版画的细节和质量都很高,但它们确实因其脆性而臭名昭著。

    就这方面的统计数据而言,Anycubic的彩色UV树脂的抗拉强度为3400psi。 与尼龙的7000psi相比,这已经远远落后了。

    此外,长丝除了为打印模型提供强度外,还为您提供了一系列其他理想的特性。

    例如,TPU,虽然其核心是一种柔性长丝,但它具有严重的强度和强大的抗磨损能力。

    在这方面相当值得注意的是Ninjaflex Semi-Flex,它可以承受250N的拉力才会断裂。 这至少可以说是非常令人印象深刻。

    网上许多优酷网友测试了树脂部件,发现它们很容易被摔碎,或者是故意摔碎。

    从这里可以看出,树脂印刷对于需要承受重度冲击和具有顶级抵抗力的耐用机械部件来说,并不真正稳固。

    另一种强韧的灯丝是ABS,可以说,这是一种非常常见的3D打印灯丝。 然而,还有Siraya Tech的ABS-Like树脂,声称具有ABS的强度和SLA 3D打印的细节。

    归功于它,就树脂而言,类似ABS的树脂非常坚韧,但在严肃的竞争中,它仍然无法与之相比。

    因此,长丝印刷是这一类别中的冠军。

    速度--哪个更快--树脂印刷还是长丝印刷?

    长丝打印一般比树脂长丝快,因为你可以挤出更多的材料。 然而,深入研究这个问题,有相当大的差异。

    首先,如果我们谈论的是构建板上的多个模型,树脂打印的结果可能会更快。 你可能想知道如何。

    那么,有一种特殊的3D打印技术,称为掩膜立体光刻仪(MSLA),它与普通的SLA有很大的不同。

    主要的区别是,使用MSLA时,屏幕上的紫外线固化光会在瞬间闪现出整个层的形状。

    普通SLA 3D打印从模型的形状映射出光束,类似于FDM 3D打印机将材料从一个区域挤压到另一个区域。

    Peopoly Phenom是一台优秀的MSLA 3D打印机,它的质量很高,是一台价格相当高的3D打印机。

    Peopoly Phenom是目前较快的树脂打印机之一,你可以在下面的视频中看到该机器的快速分解。

    尽管MSLA对于有多个模型的3D打印来说是很快的,但你通常可以用FDM和SLA打印更快地打印单个模型和较少数量的模型。

    当我们看一下SLA打印的工作方式时,每一层的表面积都很小,一次只能打印这么多。 这大大增加了完成一个模型的总体时间。

    另一方面,FDM的挤出系统可以打印更厚的层,并创建一个内部基础设施,称为填充物,所有这些都会减少打印时间。

    然后,与FDM相比,树脂打印还有额外的后期处理步骤。 你必须彻底清洁,并在之后进行固化,以确保你的模型结果良好。

    对于FDM来说,只需要去除支撑物(如果有的话)和打磨,根据情况可能需要也可能不需要。 许多设计者已经开始实现完全不需要支撑物的方向和设计。

    实际上有几种类型的树脂打印,SLA(激光),DLP(光)&;LCD(光),这在下面的视频中有很好的解释。

    DLP & LCD在建立模型的方式上非常相似。 这两种技术都使用树脂,但都不涉及激光束或任何挤出机喷嘴。 相反,光投影仪被用来一次性打印整个层。

    在许多情况下,这变得比FDM打印更快。 对于构建板上的几个模型,使用这种技术,树脂打印的效果最好。

    然而,你可以在FDM打印中切换你的喷嘴尺寸来解决这个问题,正如上面的另一节也提到的那样。

    你可以使用1毫米的喷嘴代替标准的0.4毫米的喷嘴,以获得巨大的流速和非常快速的打印。

    这将大大有助于缩短印刷时间,但当然也会使质量随之下降。

    我曾写过一篇关于速度与质量的文章:较低的速度会使印刷品更好吗? 它涉及更多细节,但更多的是关于长丝印刷。

    这就是为什么你要选择是否要牺牲哪一方面来获得另一方面。 通常,两方面的平衡会产生最好的结果,但你总是可以根据你的意愿专注于速度或质量。

    安全 - 树脂比长丝更危险吗?

    树脂和长丝都有重大的安全问题。 说两者都有各自的危险性才有意义。

    使用灯丝,你必须注意有害的烟雾和高温,而树脂也有潜在的化学反应和烟雾的风险。

    我做了一篇文章,叫做《我应该把我的3D打印机放在我的卧室里吗》,其中更详细地谈到了长丝打印的安全性。

    树脂在本质上具有化学毒性,如果不安全使用,会释放出危险的副产品,在许多方面对你的健康造成伤害。

    树脂释放的刺激物和污染物会刺激我们的眼睛和皮肤,同时对我们的身体造成呼吸道问题。 如今许多树脂打印机都有良好的过滤系统,并建议你在通风良好的宽敞区域使用。

    你不想把树脂弄到你的皮肤上,因为它可能使过敏恶化,引起皮疹,甚至引起皮炎。 由于树脂对紫外线有反应,有些人在皮肤上沾上树脂后又去晒太阳,实际上已经被烧伤。

    此外,树脂对我们的环境也是有毒的,可以对鱼类和其他水生生物产生不利的生态影响。 这就是为什么正确处理和处置树脂的重要性。

    下面可以观看一段详细介绍如何安全处理树脂的精彩视频。

    See_also: 如何正确地校准Ender 3(Pro/V2/S1)?

    另一方面,我们的灯丝也有一定的危险性。 说一个,ABS是一种非常常见的热塑性塑料,在高温下会熔化。

    随着温度的升高,释放出的烟雾数量也会增加。 这些烟雾中通常含有挥发性有机化合物(VOC),吸入后会对健康造成伤害。

    比ABS毒性更大的是尼龙,它在更高的温度下熔化,随后对健康构成更大的威胁。

    这里有几个要点,以确保你在使用长丝和树脂打印时都能做到安全。

    • 在处理未固化的树脂时,身边一定要有一包丁腈手套。 千万不要赤手空拳地接触它们。

    • 使用安全眼镜以保护眼睛免受树脂烟雾和飞溅物的刺激。

    • 在通风良好的地方印刷。 这个提示非常适用于长丝和树脂印刷。
    • 使用一个封闭的打印室,以尽量减少环境中烟雾的调节。 封闭的环境也能提高打印质量。
    • 尝试使用环境友好、低气味的树脂,如Anycubic植物性树脂。

    迷你模型的树脂和灯丝--该选择哪一种?

    简单地说,树脂很容易成为微缩模型的最佳选择。 你可以得到无可比拟的质量,而且你可以使用MSLA 3D打印机非常快速地创建几个零件。

    另一方面,丝线是他们自己的联盟。 我已经用它做了很多微缩模型,但它们的质量远不及此。

    如果你打算主要打印30毫米或以下的迷你模型,他们确实值得付出额外的成本。

    这就是为什么树脂印刷被积极用于深度和精度高于一切的行业中。

    看一下这个视频,了解微型打印中树脂与长丝的详细情况。

    就质量而言,你可以用FDM 3D打印机走得很远,但由于你必须花费大量的精力来做好每一项设置,树脂3D打印机将是你最好的选择。

    尽管如此,灯丝更容易操作,更安全,对初学者来说是一个很好的开始。 在快速成型方面,它们也是首选--它们在这方面很有优势。

    此外,当你可以让一些细节、表面光洁度和光滑度在这里和那里滑动时,灯丝在这方面也可以给你带来很好的回报。

    现在你已经收集了硬币两面的优点和缺点,我们希望你能为自己做出一个好的决定。 祝你印刷愉快!

    Roy Hill

    Roy Hill is a passionate 3D printing enthusiast and technology guru with a wealth of knowledge on all things related to 3D printing. With over 10 years of experience in the field, Roy has mastered the art of 3D designing and printing, and has become an expert in the latest 3D printing trends and technologies.Roy holds a degree in mechanical engineering from the University of California, Los Angeles (UCLA), and has worked for several reputable companies in the field of 3D printing, including MakerBot and Formlabs. He has also collaborated with various businesses and individuals to create custom 3D printed products that have revolutionized their industries.Aside from his passion for 3D printing, Roy is an avid traveler and an outdoor enthusiast. He enjoys spending time in nature, hiking, and camping with his family. In his spare time, he also mentors young engineers and shares his wealth of knowledge on 3D printing through various platforms, including his popular blog, 3D Printerly 3D Printing.