積層製造 (AM)，也稱為 3D 列印，是一種強大且受歡迎的工具，可加速眾多行業的產品開發和製造。可靠性對於任何用於製造零件的工具都至關重要，3D 列印也不例外。儘管 3D 列印在過去十年中取得了巨大的飛躍，但許多印表機仍然因可靠性低而受到阻礙。在 3D列印產業2024 年的一項調查中，積層製造領域的領導者將「機器和製程可靠性」列為 3D 列印實現更廣泛應用的首要障礙。

 

遺憾的是，迄今為止，尚無任何可靠的定量資訊可供客戶做出購買決策。為了解決這個問題，我們委託一家獨立的全球領先產品測試機構進行了一系列全面的效能測試。這些測試是在部分立體光刻 (SLA) 3D 列印機上進行的，包括Form 4、Form 3+ 和兩台相對低成本的樹脂 3D 列印機。測試旨在評估各款印表機的列印成功率和零件的可重複性。 

 

經測量，Formlabs Form 4 的列印成功率為 98.7%，而經過測試的基準印表機的失敗率是 Form 4 的 10 倍到 20 倍。

 

 

Form 4 生態系統包括Form Wash和Form Cure，以及列印平台和自動分配樹脂盒。測試 Form 4 時，使用了Grey Resin V4 。

 

PreForm（左）與 Lychee（右）自動支撐生成工具（標準設定）

 

列印設置如下：

• 1. 所有列印機的模型均使用 PreForm 的 Auto-Orient 工具 進行自動調整方向。
• 2. 支撐生成與最終切片軟體：Formlabs 列印機使用 PreForm，基準列印機（Benchmark A & B）使用 Lychee Slicer。
• 3. 兩款切片軟體 均使用 自動支撐生成工具 來建立支撐結構。
• 4. 每種材料均使用製造商推薦的設置 進行列印。
• 5. 列印層厚 設定為 100 μm。
•  

標準作業程序（SOP）

 

所有四台列印機均遵循 標準作業程序（SOP） 進行操作，僅根據不同機型進行少量調整，具體包括：

• 1. 每週檢查專用的成型平台和成型槽。
• 2. 對於無自動樹脂供應的列印機，在每次列印前，將樹脂預填充至建議最大填充高度以下。
• 3. 在選擇列印任務並開始列印前，檢查耗材和配件。
• 4. 列印過程不受干預，除非列印機報錯。
• 5. 如發生錯誤，記錄錯誤代碼，並依照螢幕提示進行處理，包括重置並恢復列印或終止列印。
• 6. 若列印失敗，檢查樹脂槽內是否有殘留碎片，並在必要時進行清理後再進行下一次列印。

 

列印完成後的處理流程

1. 1. 立即拍照：所有列印完成的零件均在 列印機上拍攝照片。
2. 2. 移除零件：使用刮刀（如有需要）從列印平台上取下零件。
3. 3. 第一次清洗：零件在 Form Wash 中使用異丙醇（IPA）清洗 5 分鐘。*
4. 4. 拍攝支撐仍附著的零件。
5. 5. 移除支撐。
6. 6. 第二次清洗：零件在新鮮的 IPA 中清洗 10 分鐘。*
7. 7. 固化處理：根據製造商的說明，在 Form Cure 中進行固化。
8. 8. 最終拍攝：拍攝處理完成後的零件。

 

IPA 清洗管理：

• 1. 每種列印機都使用兩次 IPA 清洗。
• 2. 每 100 次清洗 更換新的 IPA，以防 IPA 飽和 並失去清洗效果。
•  

列印成功與失敗判定標準：

• 1. 若零件出現 嚴重影響功能的問題，則標記為失敗，包括：
  • 未黏附至列印平台
  • 分層（Delamination）
  • 嚴重變形（Warping）
  • 關鍵細節未成形
  •  
• 2. 輕微瑕疵（如條紋痕跡或較重的支撐痕跡）仍視為成功列印。

 

*每種類型的印表機使用兩次清洗，每 100 次清洗就使用新的 IPA 進行清洗，以防止 IPA 被樹脂飽和並失去功效。

 

每次列印後，都會判定列印成功/失敗。如果列印過程中出現明顯問題，導致零件無法正常使用，則標記為「失敗」。失敗的例子包括未黏附在建造平台上、分層、過度翹曲以及特徵未完全顯現。輕微瑕疵，例如細條紋或厚重支撐殘留物，則視為列印成功。

 

由於翹曲而導致列印失敗的範例。

 

可靠性測試結果

列印成功與失敗

 

 

Formlabs 的 Form 4 和 Form 3+ 的故障率均為 1.3%，Benchmark A 的故障率為 13.8%，Benchmark B 的表現最差，故障率高達 25.3%。這些故障率通常直接影響零件成本、故障模式和影響分析 (FMEA) 以及許多其他重要標準。白皮書中提供了各型號故障的詳細分析。

 

列印失敗率

 

 

列印機	Form 4	FORM 3+	測試標準 A	測試標準 B
到貨即損	0	0	0	2
目標列印數量	225	225	225	225
完成的列印	225	225	225	216
失敗的列印	3	3	31	55
失敗率	1.30%	1.30%	13.80%	25.30%
上市年份	2024	2019	2023	2022
列印體積	7.9 x 4.9 x 8.3 in	5.7 x 5.7 x 7.6 in	7.8 x 4.7 x 8.6 in	8.6 x 4.8 x 9.3 in
列印技術	MSLA	Laser SLA	MSLA	MSLA
異常模式	• 列印中斷(x1)	• 缺失區塊(x2)	• 黏附不良(x13）	• 黏附不良(x31）
	• 缺失區塊(x2)	• 翹曲變形(x1)	• 分層現象(x7)	• 裂紋(x10)
			• 缺失區塊(x6)	• 缺失區塊(x6)
			• 裂紋(x5)	• 分層現象(x5)
				• 液晶顯示器故障(x2）
非列印相關問題	過期固件(x1)	無	•所需薄膜	• 歸位失敗(x7）
			•替換 (x5)	• LED模組故障(x1）
				• 液晶顯示器故障(x2）
列印中斷時間	9	17	>100	>250

 

 

使用 Formlabs Form 4 進行可靠列印