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(Form 4 列印成功率達 99%：經第三方實驗室獨立測試驗證
增材製造（AM），也就是3D列印，是一項強大且廣受歡迎的工具，能加速各行各業的產品開發與製造。對於任何設計用來製造零件的工具來說，可靠性是十分關鍵的，3D列印也不例外。雖然過去十年的3D列印技術進步很大，但還是有很多列印機因為可靠性不夠好而受到限制。在2024年《3D Printing Industry》做的一項調查中，增材製造領域的專家認為，「機器和過程的可靠性」是3D列印普及的最大障礙。
遺憾的是，目前市面上並沒有可靠的量化資訊能幫助客戶做出購買決策。為了解決這個問題，我們請了一家全球領先的獨立產品測試機構進行了一系列全面的性能測試。這些測試針對幾款選定的立體光固化（SLA）3D列印機進行，包括Form 4、Form 3+，以及兩款相對低價的樹脂3D列印機。測試的目的是為了評估這些列印機的成功率和穩定性。
Formlabs Form 4 的列印成功率達98.7%，而其他測試參考的列印機，失敗率是Form 4的10到20倍。
想了解完整的測試方法和結果，立即查看完整測試白皮書！
測試是在獨立的第三方實驗室進行的，不過是Formlabs定義了測試的方法和流程，目的是讓所有列印機都能依照相同的標準來進行測試。這份標準作業流程（SOP）主要是從標準設置列印模型，並確保每個步驟都一致，還會在每個階段進行品質檢查，避免操作錯誤影響結果。
依照標準作業流程，15個模型在每個廠商的五台原廠列印機上各列印三次，總共列印了225次，並記錄每次列印的成功或失敗情況。
列印機與材料
▲完整 Form 4 系統 包括 Form Wash 和 Form Cure，以及成型平台和自動供料樹脂匣。在 Form 4 的測試中，使用了灰色樹脂 V4。
為了全面了解不同的選項，本次測試選擇了四種類型的 SLA（光固化）或樹脂 3D 列印機，這些設備均基於光聚合固化（Vat Photopolymerization） 技術運作。
測試機型包括：
- Formlabs Form 4
- Formlabs Form 3+
- Benchmark A
- Benchmark B
每台列印機均使用最新版本的硬體（包括樹脂槽和列印平台），並搭配該品牌專為該機型設計並廣告推廣的標準灰色樹脂進行測試。
3D 模型與切片處理
從各種應用領域、尺寸和外形中選擇了 15 種不同的 3D 模型，涵蓋 工程與製造、醫療應用及牙科應用。大多數模型需要支撐材，無法直接在成型平台上列印。
▲PreForm（左）與 Lychee（右）自動支撐生成工具（標準設定）
列印設置如下：
- 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。
- 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。
- 兩款切片軟體 均使用 自動支撐生成工具 來建立支撐結構。
- 每種材料均使用製造商推薦的設置 進行列印。
- 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：
- 每週檢查專用的成型平台和成型槽。
- 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。
- 在選擇列印任務並開始列印前，檢查耗材和配件。
- 列印過程不受干預，除非列印機報錯。
- 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。
- 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。
▲Form 3+ 上列印的測試零件，列印完成後仍留在列印機上。 ▲Form 3+ 上列印的測試零件，第一次清洗後，支撐材仍然保留。 ▲Form 3+ 上列印的測試零件，移除支撐並固化後的狀態。
列印完成後的處理流程
- 立即拍照：所有列印完成的零件均在 列印機上拍攝照片。
- 移除零件：使用刮刀（如有需要）從列印平台上取下零件。
- 第一次清洗：零件在 Form Wash 中使用異丙醇（IPA）清洗 5 分鐘。*
- 拍攝支撐仍附著的零件。
- 移除支撐。
- 第二次清洗：零件在新鮮的 IPA 中清洗 10 分鐘。*
- 固化處理：根據製造商的說明，在 Form Cure 中進行固化。
- 最終拍攝：拍攝處理完成後的零件。
IPA 清洗管理：
- 每種列印機都使用兩次 IPA 清洗。
- 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：
- 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
- 輕微瑕疵（如條紋痕跡或較重的支撐痕跡）仍視為成功列印。
▲因嚴重變形（Warping）導致列印失敗的示例。
可靠性測試結果
列印成功與失敗統計
Formlabs 的 Form 4 和 Form 3+ 失敗率均為 1.3%，而 Benchmark A 的失敗率為 13.8%，Benchmark B 的表現最差，失敗率為 25.3%。
這些失敗率通常會直接影響零件成本、失效模式與影響分析（FMEA），以及許多其他重要標準。各模型的失敗詳情可在 白皮書 中查閱。
列印失敗率
Form 4 的 列印成功率為 98.7%，與 Form 3+ 相同。Form 3+ 經過 五年持續優化，以提升其在實際應用中的性能。
基準列印機 Benchmark A 和 Benchmark B 的列印成功率分別為 86.2% 和 74.7%，相當於失敗率分別為 13.8% 和 25.3%（相比之下，Form 4 的失敗率僅為 1.3%）。這表示基準列印機的失敗率是 Form 4 的 10 到 20 倍，其中 Benchmark B 每 4 次列印就會失敗 1 次。
這些測試結果是在最佳化的實驗室條件下獲得的，並且所有測試零件均已通過驗證，確保能夠在四台測試列印機上成功列印。然而，在實際應用環境下，使用者自行設計的模型通常會使成功率下降。例如，截至撰寫本文時，Formlabs 測量到 Form 4 在實際應用中的列印成功率為 94%。
此外，這些測試結果 未計入 Benchmark B 有兩台列印機在到貨時即無法使用，必須更換後才能開始測試。在商業環境中，這可能會導致數個工作日的損失，並需要投入 額外的人力來排查問題、清理失敗列印、重新設置列印機並重新嘗試列印。
影響列印機可靠性的關鍵因素（Formlabs）
- 硬體：降低剝離力、保持穩定環境與溫度、自動診斷與監測
- 材料：高性能材料，並經過驗證的列印設定
- 軟體：最佳化的列印設置，自動提醒與錯誤通知
- 驗證與測試：對每款新列印機原型進行嚴格測試
| 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 | 1.3% | 1.3% | 13.8% | 25.3% |
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) | • 缺失區塊(x2) • 翹曲變形(x1) | • 黏附不良(x13） • 分層現象(x7) • 缺失區塊(x6) • 裂紋(x5) | • 黏附不良(x31） • 裂紋(x10) • 缺失區塊(x6) • 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 •替換 (x5) | • 歸位失敗(x7） • 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 可靠列印
在過去的十年中，3D 列印已成為許多專業人士的重要工具，因此對於可靠列印機的需求比以往任何時候都高。此外，專業人士需要來自公正第三方的性能數據，以便做出明智的業務決策。
對於業餘愛好者或低需求應用，低成本的樹脂 3D 列印機 可能是具有成本效益的選擇。但對於需要穩定、精確列印，並希望降低人工干預的專業人士來說，可靠性至關重要。
Form 4 不僅能幫助節省樹脂與耗材成本，還能減少時間與人力投入，避免不必要的錯誤、延誤與困擾。