FDM vs SLS 3D Printen – Wat is het en wanneer ga je het gebruiken

3D printen of additive manufacturing refereert aan een groep van technologieën waarmee je 3 dimensionale object kunt opbouwen. Afhankelijk van de specifieke kenmerken van een project, het object dat je gaat printen, de gewenste kwaliteit en het budget zijn meerdere 3D technologieën mogelijk met elk zijn eigen specifieke voordelen.
Op dit moment zijn de meest toegankelijke methodes FDM (Fused Depositing Modelling) en SLS (Selective Laser Sintering). En dan nu de vraag: ‘waar zitten de verschillen tussen FDM en SLS?’

Hoewel er ook professionele, industriële FDM printers zijn bestaat het grootste deel van het aanbod uit printers gericht op de consumentenmarkt. Dit houdt in dat ze betaalbaar zijn en met name gebruikt worden voor een gemiddelde hoeveelheid prints. Aan de andere kant zijn SLS printers met name ontwikkeld voor industriële toepassingen. De kostprijs vergt een serieuze investering maar je kunt er ook 1000den prints mee maken van een hoge kwaliteit.

Als je nieuwsgierig bent naar 3D printen maar zelf nog geen 3D printer in je bezit hebt zul je je afvragen welke type printer voor jou het meest interessant is. Een van de vragen die je zult stellen is de printkwaliteit, de kosten en de primaire kenmerken van deze 2 totaal verschillende technieken. Voor iedereen in deze positie hebben wij dit artikel geschreven waarbij wij de beide technieken zullen evalueren en je laten zien wat er wel en niet kan met beide technieken. FDM vs SLS; wie wordt het voor jou?

FDM vs SLS – Gewogen en gemeten!

Zoals ik hierboven al beschreef, FDM technologie stelt je in staat om tegen relatief lage kosten in 3D te printen. Dit is een groot voordeel voor individuen die normaal gesproken niet het budget van een onderneming hebben evenals andere voordelen zoals BTW en belastingaftrek. De reden dat FDM zo veel voordeliger is komt door het concept dat bestaat uit het smelten van plastic filament en het gestuurd neerleggen van de output. Aan dit eenvoudige principe heeft FDM zijn enorme populariteit te danken. Op dit moment wordt de markt overspoelt met relatief goedkope FDM desktopprinter.

In de andere hoek staat SLS, een technologie waarmee je een object in 3D kunt printen door het selectief sinteren (het vormen van een solide massa van materiaal door hitte zonder dat het materiaal volledig smelt) van poeder van laag op laag met behulp van een krachtige laserstraal.

Het belangrijkste kenmerk van dit proces is dat er geen ‘supportmateriaal’ nodig (omdat ongebruikt poeder rond om het object als supportmateriaal dienst doet) waardoor zeer moeilijke en zelfs verbandhoudende (interlocking) objecten mogelijk zijn. Deze aanmerkelijk complexere technologie brengt wel een veel hogere investering met zich mee vanaf 10.000. Iedereen heeft natuurlijk toegang tot deze technologie door gewoon tijd te huren op een SLS printer via online marktplaatsen waaronder 3DHubs.

De mogelijkheden van FDM en SLS worden geanalyseerd voor 3 objecten die in complexiteit toenemen.

1. Model 1 heeft een minimale complexiteit en is een eenvoudig gevormd object met weinig en geen overhang. Wij gebruiken een tol als voorbeeld voor deze categorie;
2. Model 2 heeft een gemiddelde complexiteit en heeft meerdere overhangende vlakken en bijzonder uitgewerkte deeltjes die in een keer geprint moeten worden als samengesteld object. Voor dit model hebben wij gekozen voor een 3D ‘stof’ die in de mode-industrie al gebruik is door o.a. Danit Peleg met haar 3D geprinte collectie.;
3. Model 3 is een model met een hoge complexiteit met meerdere scherp overhangende delen, dunne secties en overhangen op plekken waar je moeilijk bij komt om supportmateriaal te verwijderen of waarbij je geen goede basis kunt vinden om het model te fixeren. Voor dit model hebben wij gekozen voor een springerige val die vrijwel aan alle criteria van complexiteit voldoet.

De FDM vs SLS vergelijking is gerealiseerd met de volgende machines, materialen en instellingen:

FDM Stratasys MOJO en Makerbot Replicator printers met een laagdikte van 150 tot 200 micron op basis van P430 ABS PLUS en SR-30 water oplosbaar materiaal op de MOJO en PLA op de Makerbot.

SLS: EOS P110 Printer met een laagdikte van 150 microns, waarbij wij printen met Polyamide (ook bekend als Nylon). Dit is het meest gebruikte materiaal voor SLS printen.

Minimale complexiteit – Het tolletje

De FDM tol: Door de gebogen onderkant hebben wij het ontwerp in 2en gesplitst waardoor we het eenvoudiger konden printen. We hadden het natuurlijk ook op meerdere manier kunnen printen met behulp van supportmateriaal waardoor we geen lijm zouden moeten gebruiken maar dan zou het op de meeste FDM printers niet geprint kunnen worden omdat ze nu eenmaal niet beschikken over een dubbele printkop en dus niet kunnen werken met oplosbaar supportmateriaal. Deze tol hebben wij binnen 2 uur geprint en na het verlijmen deed hij meteen zijn werk.

De SLS tol: het printen van dit model nam minder dan 1 uur in beslag omdat het in een printopdracht met meerdere modellen tegelijkertijd is vervaardigd. Het is financieel niet interessant om de printer aan te zetten voor een klein tolletje. Na het printen wordt het tolletje gereinigd en van een coating voor zien.

Samenvattend

Voor dit model is het voornaamste verschil esthetisch van aard. De lagen zijn amper zichtbaar op de SLS print en zelfs voor het reinigen komt het model mooi glad uit de printer. Aan de andere kant levert de FDM printer een mooi glanzend object af maar zijn de lagen wel erg aanwezig vanuit elke kijkhoek. De tekst op het tolletje is amper leesbaar en de erg flauwe hoeken zien er duidelijk anders uit dan de rest van de print. Maar op deze manier is thuis printen een echt leuke hobby voor menigeen.

Bij de keuze FDM vs SLS is alles afhankelijk van de frequentie waarmee je wilt gaan printen. Dat bepaald of je een printer moet gaan aanschaffen of gewoon zo nu en dan wat printertijd huurt via een printservice.

Gemiddelde complexiteit – Maliënkolder

Het FDM kolder: De kolder met zijn losse onderdelen is in een keer geprint en was dus kant en klaar binnen 4 uur. De afwerking is ruw en niet erg esthetisch of te gebruiken in de mode-industrie. De souplesse waarmee de onderdelen los van elkaar bewegen is goed te gebruiken voor een prototype en stelt je in staat meerdere varianten te realiseren in een korte periode.

De SLS kolder: Deze kolder is ook in een printopdracht geprint op deze zelfde wijze als het tolletje maar zonder nabewerking. De afwerking is zacht en glad en in zijn vorm is het goed te gebruiken in de mode-industrie. Natuurlijk kan het ook nog geverfd worden. De bewegelijkheid van de delen is soepeler dan die van het model uit de FDM printer zodat het in zijn geheel meer natuurlijk valt. SLS is natuurlijk ook goed te gebruiken voor prototyping terwijl je direct een realistischer beeld krijgt van het eindresultaat.

Op beide printers is de vrijheid van bewegen redelijk vergelijkbaar hoewel je veel nadrukkelijker moet bewegen door de ruwere oppervlakte van de prints. Op bovenstaande foto zie je duidelijk de lagen op het model uit de FDM printer aan de linkerzijde.

Je ziet ook dat de laatste laag op het FDM model wat kruimeltjes plastic achterlaat. De detaillering kan een probleem zijn afhankelijk van de toepassing van het model. Als je moet gaan verven dan is het SLS model een beter keuze maar daar en tegen kun je natuurlijk je FDM model in ontelbaar veel kleuren afdrukken.

Hoge complexiteit: De springerige bal

SLS: De springerige bal is een echte uitdaging voor elke 3D printer die met supportmateriaal moet werken maar een koud kunstje voor onze SLS machine. Zoals we al aangeven wordt een SLS 3D model geprint en tegelijkertijd begraven in poeder waardoor elke overhang eenvoudig kan rusten op het niet gebruikte materiaal. Daarnaast heeft polyamide een erg hoge hardheid waardoor wij een springerig, grappig 6 cm balletje kregen. Dit model is te maken binnen 4 uur inclusief het schoonmaken.

FDM: De FDM print van het springerige balletje was niet erg succesvol. Wij hadden 19 uur nodig om het te printen met behulp van veel, heel veel supportmateriaal. (3 keer zoveel dan ABS). Het oplossen van het supportmateriaal was ook een probleem omdat het te lang nodig had waardoor het oplosmiddel ook het ABS begon aan te tasten en verzwakken. Dit zou geen probleem zijn maar er zitten in de model nu eenmaal een heleboel dunne secties. Op het moment dat we het model uit het oplosmiddel haalden viel het model meteen uit elkaar en alleen de binnenste bal bleef geheel.

Omdat dit het supportmateriaal in dit model niet erg makkelijk toegankelijk is om het mechanisch te verwijderen hebben wij het model nog een keer geprint en hebben wij geprobeerd om zoveel mogelijk supportmateriaal af te breken waardoor het minder tijd in het oplosmiddel hoeft te liggen. Helaas was nog steeds een hele boel tijd nodig maar veel minder dan de 7 uur zoals bij de eerste keer. Echter, ook deze keer hielden de veren het niet.

Samenvattend kunnen we stellen dat dit ontwerp eigenlijk niet te doen is op een FDM printer. Het is niet onmogelijk te meer er steeds meer nieuwe filamenten op de markt komen. Wij zijn eigenlijk wel nieuwsgierig hoe de veren zich zouden gedragen als het wel zou lukken.

Wanneer kies je voor FDM of SLS?

Als je in het bezit bent van een FDM 3D printer en je wilt objecten printen met een lage tot gemiddelde complexiteit dan kun je het beste kiezen voor FDM; het is goedkoper, sneller en levert een goed resultaat. Daarnaast kun je het zelf printen en dat maakt het extra leuk.

SLS printers zijn echter uitermate geschikt voor meer complexe projecten of als je een heleboel kopien wilt maken van een object en je niet het geduld hebt om een week op je FDM printer te wachten. Vaak krijg je grote kortingen bij het laten printen van serie.

Voor alle modellen van een gemiddelde complexiteit moet je je zelf afvragen:

• wat is het doel van het object
• welke technische eigenschappen moet het hebben
• hoe moet het object afgewerkt worden

Het antwoord op deze vragen bepaalt voor welke technologie je kiest. Een model geprint met een SLS printer lijkt meer op het uiteindelijke resultaat omdat je bijna geen lagen ziet. Aan de andere kant zijn FDM printers zo populair omdat er een enorm aanbod is van materialen, kleuren en functionaliteiten.

Ik hoop dat dit artikel je helpt bij het maken van een keuze.

Met vriendelijke groet,
Mr. 3D

PS: Dit artikel FDM vs SLS is door Mr. 3D vertaald vanuit het Engels via Sculpteo