Confronta le stampanti 3D FDM e SLA: le due tecnologie più popolari di stampa 3D
Cos’è meglio? Una stampa 3D FDM o una stampa 3D SLA?
Le stampanti 3D FDM (fused deposition modeling) e stereolitografiche SLA hanno subito profonde evoluzioni nel corso degli ultimi anni diventando più convenienti, più facili da usare e più performanti.
In questa guida scopri come le due tecnologie di stampa 3D FDM e SLA si confrontano in termini di qualità di stampa, materiali, applicazioni, flusso di lavoro, velocità, costi e altro ancora per aiutarti a decidere quale tecnologia è più adatta alla tua azienda.
Il mercato della stampa 3D ha subito rapidi cambiamenti negli ultimi anni. Non più principalmente oggetto di desiderio per gli hobbisti ma le stampanti 3D desktop si sono evolute in strumenti essenziali per le aziende. Dopo essere diventato lo strumento di riferimento per la prototipazione e lo sviluppo del prodotto, l’uso della stampa 3D si è espanso in moltissimi settori tra cui produzione, odontoiatria, gioielleria, istruzione e molto altro.
Che cos’è la stampa 3D FDM (Fused Deposition Modeling)?
L’FDM è la forma più utilizzata di stampa 3D ed è stata tra le prime tecnologie di stampa 3D adottate da molte istituzioni educative. La tecnologia FDM funziona estrudendo materiali termoplastici, come ABS, PLA, attraverso un ugello riscaldato, fondendo il materiale e applicando la plastica strato per strato a un piano di stampa. Ogni strato viene posato uno alla volta fino al completamento della parte.
Le stampanti 3D FDM estrudono e depositano materiali termoplastici fusi su un piano di stampa per produrre parti strato per strato.
Questi tipi di stampanti 3D sono adatti per modelli base, nonché per la prototipazione rapida e a basso costo di parti non troppo complesse.
Cos’è la stampa 3D stereolitografica (SLA)?
La stereolitografia è stata la prima tecnologia di stampa 3D al mondo, inventata nel 1980, ed è ancora una delle tecnologie più popolari per i professionisti. SLA utilizza un laser per polimerizzare la resina liquida e indurirla in un processo chiamato fotopolimerizzazione.
Le stampanti 3D SLA utilizzano un laser di precisione per polimerizzare la resina e produrre parti con elevata precisione.
Le stampanti 3D SLA sono diventate molto popolari per la loro capacità di produrre prototipi e parti ad alta precisione, isotropi e stagni in una gamma di materiali avanzati con caratteristiche fini e finitura superficiale liscia. Le formulazioni di resine SLA offrono un’ampia gamma di proprietà ottiche, meccaniche e termiche per abbinare quelle dei materiali termoplastici standard, ingegneristici e industriali.
SLA è un’ottima opzione per prototipi altamente dettagliati che richiedono tolleranze strette e superfici lisce, come stampi, modelli e parti funzionali. SLA è ampiamente utilizzato in una vasta gamma di settori, dall’ingegneria e dalla progettazione del prodotto alla produzione, all’odontoiatria, alla gioielleria, alla modellistica e all’istruzione.
Confronto tra le tecnologie di stampa 3D FDM e SLA
Qualità e precisione di stampa
Le stampanti 3D FDM formano strati depositando layer di plastica fusa. Con questo processo, la risoluzione della parte è definita dalla dimensione dell’ugello, gli strati sono generalmente visibili sulla superficie e il processo non ha la capacità di riprodurre dettagli intricati che altre tecnologie possono offrire a meno che non si usino stampanti 3D FDM a doppio estrusore come Raise3D pro3 Plus, Ultimaker S5 o BCN3D Epsilon w50.
Nella stampa 3D SLA, la resina liquida viene polimerizzata da un laser ad alta precisione per formare ogni strato, questo permette di ottenere ottenere dettagli molto precisi ed è affidabile per ottenere ripetutamente risultati di alta qualità. Infatti la stampa 3D SLA è nota per produrre oggetti con finitura superficiale liscia e molto accurati dimensionalmente.
L’uso della luce al posto del calore per la stampa è un altro modo in cui le macchine SLA garantiscono la correttezza dimensionale. Stampando parti a temperatura quasi ambiente, non soffrono di ritiri o warping, che possono verificarsi durante il processo di stampa FDM.
Le parti SLA hanno spigoli vivi, superfici eleganti e layer praticamente invisibili. Questa parte di esempio è stata stampata sulla stampante 3D SLA desktop Formlabs Form 3
Grazie al laser ad alta precisione, le stampanti 3D SLA sono migliori per la produzione di parti complesse e dettagliate (parte FDM a sinistra, parte SLA a destra).La differenza di qualità è meno visibile su parti relativamente semplici. Tuttavia, le parti SLA sono dense e isotrope, il che le rende più adatte per molte applicazioni di ingegneria e produzione (parte FDM a sinistra, parte SLA a destra).
Mentre le stampanti FDM producono un legame meccanico tra gli strati, le stampanti 3D SLA creano legami chimici incrociando i fotopolimeri attraverso gli strati, risultando in parti completamente dense che sono a tenuta d’acqua e ermetiche. Questo processo produce parti isotrope ovvero parti la cui resistenza non cambia con l’orientamento. Ciò rende le parti stampate con stampanti a resina particolarmente ideali per applicazioni di ingegneria e produzione in cui le proprietà dei materiali sono importanti.
Materiali e Applicazioni
Le stampanti 3D FDM funzionano con una vasta gamma di materiali termoplastici come ABS, PLA e le loro varie miscele. La popolarità di FDM nello spazio hobbista ha portato a un’abbondanza di opzioni di colore.
Sono disponibili anche materiali di ingegneria, come nylon, PETG, PA o TPU, nylon caricati carbonio e termoplastici ad alte prestazioni come PEEK o PEI.
Guarda ad esempio la guida su come stampare l’acciaio con stampanti FDM
O scopri come stampare in 3D con il PVA, il filamento di supporto che si scioglie in acqua
PVA come materiale di supporto – Guida avanzata ai filamenti per la stampa 3d
Anche le resine per stampanti SLA sono presenti in una vasta gamma di formulazioni: i materiali possono essere morbidi o duri, caricati con materiali come vetro e ceramica o dotati di proprietà meccaniche come alta temperatura di deflessione del calore o resistenza agli urti. Varie formulazioni di resine offrono una vasta gamma di proprietà ottiche, meccaniche e termiche simili a quelle dei materiali termoplastici standard, ingegneristici e industriali.
Di seguito alcuni esempi di resine formlabs compatibili con Form 3 , Form 3+ e Form 3L
Formlabs Clear Resin
SLA è l’unica tecnologia di stampa 3D che può produrre parti realmente trasparenti. Ideale per ottenere visibilità in assiemi complessi, (micro) fluidica, costruzione stampi, ottica, illuminazione e quant’altro parti che richiedono traslucenza.
Formlabs Elastic Resin
Le parti stampate in questo materiale hanno l’aspetto e si comportano come una parte in silicone e sono abbastanza resistenti
Formlabs High Temp Resin
Offre una temperatura di deflessione del calore (HDT) di 238 °C @ 0,45 MPa, la più alta resistenza al calore di qualsiasi altra materiale nella stampa 3D desktop.
Formlabs Castable Wax Resin
Un materiale composto di cera al 20% per la microfusione diretta e pressatura per applicazioni odontoiatriche e di gioielleria.
Per conoscere tutta la linea di resine guarda questo articolo:
Flusso di lavoro e facilità d’uso
Il flusso di lavoro per la stampa 3D FDM e SLA è costituito da tre passaggi: progettazione, stampa 3D e post-elaborazione.
Innanzitutto, utilizzare qualsiasi software CAD o dati di scansione 3D per progettare un modello ed esportarlo in un formato di file stampabile 3D (STL o OBJ). Le stampanti 3D richiedono quindi un software per specificare le impostazioni di stampa e suddividere il modello digitale in livelli per la stampa.
Le stampanti 3D FDM o SLA a basso costo spesso richiedono molte ore di modifiche e sperimentazioni per comporre le impostazioni di stampa corrette.
Le stampanti 3D SLA professionali, come la Form 3, e le stampanti 3D FDM professionali sono dotate di un proprio software proprietario e di impostazioni predefinite per ogni materiale che sono state accuratamente testate per garantire il più alto tasso di successo della stampa.
Una volta iniziato il processo di stampa, la maggior parte delle stampanti 3D professionali può funzionare incustodita, anche durante la notte, fino al completamento della stampa. Le stampanti 3D SLA professionali come la Form 3 offrono un sistema di cartucce, che ricarica automaticamente il materiale. Le stampanti 3D FDM professionali hanno dei sensori che si accorgono quando finisce il filamento e mettono in pausa la stampa.
Il passaggio finale del flusso di lavoro è la post-elaborazione. Le parti SLA richiedono il risciacquo in alcool isopropilico (IPA) o solventi alternativi per rimuovere qualsiasi resina non polimerizzata dalla loro superficie. Utilizzando il flusso di lavoro standard, ciò comporta prima la rimozione delle parti dalla piattaforma stampa, quindi l’immersione manuale in un bagno di solvente per eliminare la resina in eccesso.
Soluzioni professionali come Form Wash automatizzano questo processo. Le parti possono essere trasferite direttamente dalla stampante a Form Wash, che agita il solvente attorno alle parti per pulirle e solleva automaticamente le parti dal bagno di alcool al termine del processo.
Una volta che le parti sono state risciacquate e asciugate, alcuni materiali SLA richiedono la post-polimerizzazione, un processo che aiuta le parti a raggiungere la massima resistenza e stabilità possibili. Formlabs ha sviluppato Form Cure, un hardware che semplifica la polimerizzazione.
Il processo FDM ha il vantaggio di non richiedere la pulizia; una volta tolti i supporti ( o disciolti in acqua nel caso delle stampe con il PVA) le parti finite sono pronte per l’uso o per un’ulteriore post-elaborazione una volta completato il processo di stampa.
Sia i processi FDM che SLA utilizzano strutture di supporto per facilitare la stampa 3D di progetti più complessi e la loro rimozione rappresenta l’ultimo passo nella post-elaborazione.
I supporti sulle parti FDM devono essere rimossi manualmente o disciolti in acqua, a seconda del materiale di supporto.
La rimozione del supporto per le parti SLA richiede il taglio delle strutture di supporto e la levigatura leggera delle parti per rimuovere i segni di supporto. La tecnologia Low Force Stereolithography (LFS) ™ di Formlabs offre supporti light-touch, che consentono di strappare un intero oggetto dalla sua base di supporto in pochi secondi, lasciando segni minimi e riducendo il tempo trascorso in post-elaborazione.
La stampa 3D stereolitografica a bassa forza utilizza supporti light-touch che si strappano facilmente e lasciano segni di supporto minimi.
Quando è necessaria un’ulteriore post-elaborazione, sia le parti FDM che SLA possono essere lavorate, innescate, verniciate e assemblate per applicazioni o finiture specifiche
Costi e ritorno sull’investimento
Le stampanti FDM desktop professionali sono più facili da usare e più su misura per le aziende. Queste stampanti 3D generalmente offrono una migliore affidabilità, una qualità di stampa superiore e volumi di costruzione più grandi.
Le stampanti 3D SLA stampano solitamente pezzi di dimensioni ridotte ad eccezione di Formlabs che offre l’unica soluzione di stampa 3D SLA di grandi dimensioni con la sua Formlabs Form 3L.
Velocità di stampa
Le macchine FDM possono stampare con strati più spessi e generalmente utilizzano un riempimento inferiore che si traduce in stampe 3D veloci. La tecnologia FDM ha anche meno passaggi di post-elaborazione per parti semplici. A seconda del progetto, ciò significa che le stampe sono pronte per l’uso subito dopo che sono finite. Questo è l’ideale per applicazioni come la prototipazione rapida, dove consente agli utenti di valutare rapidamente il successo e passare a un’altra stampa o progetto.
Le stampanti SLA sono solitamente più lente rispetto alle stampanti FDM però Formlabs ha sviluppato una resina che permette di stampare più veloce: Draft Resin, che stampa fino al 40% più velocemente rispetto alle altre resine. Con un’altezza dello strato di 300 micron, Draft Resin è abbastanza preciso da soddisfare le esigenze di prototipazione, consentendo al contempo iterazioni di progettazione più rapide. I modelli che occupano l’intero volume di costruzione di una stampante SLA possono richiedere fino a 20 ore per la stampa in materiali standard e potrebbero richiedere la stampa durante la notte. La stampa della stessa parte a strati da 300 micron con Draft Resin richiede meno di sei ore.
Si tratta di sei diversi prototipi di un alloggiamento della pompa, stampati in Draft Resin. Ci vogliono 3 ore e 7 minuti per stampare una di queste parti in resina standard rispetto ai 47 minuti con la resina draft. Il modello finale è stato stampato in Tough Resin.
La velocità di stampa per FDM e SLA diventa paragonabile quando si stampa ad altezze di strato simili. Ma si noti che una parte stampata a strati di 100 micron su una stampante FDM sembra molto diversa da una parte stampata a strati di 100 micron su una stampante SLA, a causa del modo in cui i livelli sono costruiti. Ottenere una qualità comparabile con le parti FDM richiederà un’altezza degli strati inferiore, quindi da due a quattro volte più lungo, o una post-elaborazione significativa e dispendiosa in termini di tempo per migliorare la finitura superficiale.
Volume di stampa
Esistono numerose soluzioni FDM più grandi sul mercato per applicazioni che richiedono la stampa 3D professionale di parti più grandi. Come ad esempio la Raise3D Pro3 Plus, BCN3D Epsilon W50 e Ultimaker S5
Il processo SLA invertito alla base delle stampanti SLA desktop riduce l’ingombro e i costi, ma le forze di sbucciatura accentuate introducono limitazioni sui materiali e sul volume di costruzione e le parti più grandi richiedono strutture di supporto robuste per stampare con successo.
Con l’introduzione del processo di stampa Low Force Stereolithography (LFS) che alimenta Form 3 e Form 3L, Formlabs ha completamente riprogettato l’approccio alla stampa 3D a base di resina per ridurre drasticamente le forze esercitate sulle parti durante il processo di stampa.
La prima stampante in resina di grande formato a prezzi accessibili, la Form 3L fornisce rapidamente parti di grandi dimensioni, utilizzando due unità di elaborazione della luce sfalsate (LPU) che lavorano contemporaneamente lungo un percorso di stampa ottimizzato. Offrendo un volume di stampa cinque volte maggiore rispetto alle attuali stampanti SLA, Form 3L rimuove le restrizioni di dimensione che a volte ostacolano i flussi di lavoro su dispositivi desktop più piccoli, pur mantenendo un prezzo competitivo.
Confronto fianco a fianco
MODELLAZIONE A DEPOSIZIONE FUSA (FDM)STEREOLITOGRAFIA (SLA)
| Risoluzione | ●●○○○ | ●●●●● |
| Accuratezza | ●●●●○ | ●●●●● |
| Finitura superficiale | ●●○○○ | ●●●●● |
| Velocità effettiva | ●●●●○ | ●●●●○ |
| Disegni complessi | ●●●○○ | ●●●●○ |
| Facilità d’uso | ●●●●● | ●●●●● |
| Pro | Macchine e materiali di consumo a basso costo | Ottimo rapporto qualità/prezzo
Elevata precisione Finitura superficiale liscia Gamma di applicazioni funzionali |
| Contro | Bassa precisione
Compatibilità di progettazione limitata |
Sensibile alla lunga esposizione ai raggi UV |
| Applicazioni | Prototipazione rapida a basso costo
Modelli proof-of-concept di base |
Prototipazione funzionale
Modelli, stampi e utensili Applicazioni dentali Prototipazione e fusione di gioielli Modellismo |
| Volume di stampa | Fino a ~200 x 200 x 300 mm (stampanti 3D desktop) | Fino a 300 x 335 x 200 mm (stampanti 3D desktop e da banco) |
| Materiali | Termoplastici standard, come ABS, PLA e le loro varie miscele. | Varietà di resina (plastiche termoindurenti). Standard, ingegneristico (ABS-like, PP-like, flessibile, resistente al calore), castable, dentale e medicale (biocompatibile). |
| Formazione | Formazione minore sulla configurazione della costruzione, sul funzionamento della macchina e sulla finitura; formazione moderata sulla manutenzione. | Plug and play. Formazione minore sulla configurazione della costruzione, la manutenzione, il funzionamento della macchina e la finitura. |
| Facilità
Fabbisogno |
Ambiente climatizzato o preferibilmente ventilazione personalizzata per macchine desktop. | Le macchine desktop sono adatte per un ambiente d’ufficio. |
| Attrezzature ausiliarie | Sistema di rimozione del supporto per macchine con supporti solubili (opzionalmente automatizzati), utensili di finitura. | Stazione di post-polimerizzazione, stazione di lavaggio (opzionalmente automatizzata), utensili di finitura. |
Utilizzo congiunto di stampanti 3D FDM e SLA
Dopo aver confrontato le due tecnologie, possiamo concludere che le stampanti FDM e SLA hanno entrambe caratteristiche simili, spesso complementari. Ma i due tipi di stampanti 3D non sono sempre in competizione; molte aziende utilizzano entrambi come macchine FDM e SLS l’una accanto all’altra. Questo può significare il meglio di entrambi i mondi: prototipazione rapida a basso costo abbinata a parti funzionali di alta qualità per una gamma più ampia di applicazioni.
Alcuni esempi pratici:
- Nello sviluppo del prodotto, le parti FDM o la stampa SLA con Draft Resin sono entrambi ideali per modelli proof of concept di base e iterazioni rapide. Mentre un progetto avanza nello sviluppo, la stampa 3D SLA è ideale per modelli concettuali dettagliati o prototipi funzionali che potrebbero richiedere una migliore qualità e materiali con proprietà diverse.
- Sia la stampa 3D FDM che SLA sono comunemente utilizzate nella produzione per creare maschere, dispositivi e altri strumenti. FDM è migliore per parti grandi e semplici, mentre SLA è una soluzione migliore per maschere complesse, utensili altamente accurati e stampi.
- Il settore dell’istruzione ha visto il successo nell’implementazione di macchine FDM e SLA. Molti istituti di istruzione iniziano con la stampa FDM in quanto il suo basso costo è l’ideale per gli studenti che hanno bisogno di bozze rapide e di una certa esperienza pratica con la tecnologia. SLA è la scelta preferita per molte scuole tecniche, università, istituti di ricerca e nell’educazione dentale e di gioielleria a causa della qualità superiore e della più ampia gamma di applicazioni.
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