3D打印其實並不神秘，也不是一項嶄新的（de）技術，其實3D打印早已在工業（yè）應用（yòng）的領域默默奉獻了近三十年。總的來說，物體成型的方式主要有以下四類：減材成型、受壓成型（xíng）、增（zēng）材成型、生長（zhǎng）成型。

 

　　減材成型：主要是運（yùn）用分離技術把多餘部分的材料有序地從基體上剔除出去，如傳統的車、銑、磨、鑽、刨、電火花和激光切割都屬於減（jiǎn）材成型。

　　受壓（yā）成型：主要利用材（cái）料的可塑（sù）性在特定的外力下成型，傳（chuán）統的鍛壓、鑄造、粉末冶金等（děng）技（jì）術都屬於受壓成型。受（shòu）壓成型多用於毛坯階段的模型製作，但也（yě）有直接（jiē）用於工件成型的例子（zǐ），如精密鑄造、精密鍛造等淨成型均屬於受壓成型。

　　增材成型：又稱堆積成型，主要利用機（jī）械（xiè）、物理、化學等方法（fǎ）通過有序（xù）地添加（jiā）材（cái）料而堆積成型（xíng）的方法。

　　生長成型：指（zhǐ）利用材料的活性進行成型的方法，自然界（jiè）中的生物個體發育屬於生長成型。隨著活性材（cái）料（liào）、仿生學、生物化（huà）學和（hé）生命科學的發展，生長（zhǎng）成型技術將（jiāng）得到長（zhǎng）足的發展。

 

　　3D打印技術從狹義上（shàng）來說主要是指增材成型技術，從成型工藝上看3D打印技術突破了傳統成型方法通過快（kuài）速自動（dòng）成型係統與計算機數據模型結合，無（wú）需任何附加（jiā）的傳統模具製造和機械加工就能夠（gòu）製造出各種形（xíng）狀複雜的（de）原型，這使得產品的設（shè）計生產周期大大縮短，生產成（chéng）本大幅（fú）下降。

　　

　　當（dāng）今主流的3D打印技術及匹配材料：

　　

　　擠壓（yā）成型：

 

　　一、熔（róng）融沉（chén）積成型工藝（FDM）

 

　　熔融沉（chén）積（jī）成型工藝（Fused Deposition Modeling，FDM）是繼LOM工藝和SLA工藝之後發展（zhǎn）起來的一（yī）種3D打印技（jì）術。該技術由Scott Crump於1988年（nián）發明，隨後Scott Crump創立了Stratasys公司。1992年，Stratasys公司推（tuī）出了世界上第一台基於FDM技術的3D打印機——“3D造型者（zhě）（3D Modeler）”，這也標誌著FDM技術步入商用階段。

　　國內的清華大學、北京大學、北京殷華公司、中科院廣州電子技術（shù）有（yǒu）限公（gōng）司都是較早引進FDM技術並進行研究的科（kē）研單位（wèi）。FDM工（gōng）藝無需激光係統的支持，所用的（de）成型材料也相對低（dī）廉，總（zǒng）體性價比高，這也是眾多開源桌麵3D打印機主要采用的技術方案。

　　熔融（róng）沉積有時候又被稱為熔絲沉積，它（tā）將（jiāng）絲狀的熱熔性（xìng）材料進（jìn）行加熱融化，通過帶有微細噴嘴（zuǐ）的（de）擠出機把材料擠出（chū）來。噴頭可以沿X軸的方（fāng）向進行移動，工作台則沿Y軸和Z軸方向移（yí）動（當然不同的設備（bèi）其機械結構的設計也許不（bú）一樣），熔（róng）融的絲材（cái）被擠出後隨即會和前一層材料粘合在一起。一層材料沉積後工作台將按預定的增量下（xià）降一個厚度，然後重複以上的（de）步驟直到工（gōng）件完全成型。下麵我們一起（qǐ）來看看（kàn）FDM的詳細技術原理（lǐ）：

　　

　　FDM詳細技術原理

 

　　熱熔性絲（sī）材（通常為ABS或PLA材料）先（xiān）被纏繞在供料輥上，由步進電機驅動輥子旋轉，絲材（cái）在主動輥與從（cóng）動輥的摩擦力作用下向（xiàng）擠出機噴頭送（sòng）出。在供料輥和噴頭之間有一導向套，導向套采用低（dī）摩（mó）擦力材料製（zhì）成以便絲材能夠順（shùn）利準確地由供料（liào）輥送到噴頭的內（nèi）腔。

　　噴頭的上方有（yǒu）電（diàn）阻絲式加熱器，在加熱器的作用下絲材被加熱到熔融狀態，然後通過（guò）擠出（chū）機把材料擠壓到工（gōng）作台上，材料冷卻後便形形成了工件的截麵輪（lún）廓。

　　采用FDM工藝製作具有懸空結構的（de）工件原型時需要有支撐結構的支持，為了節省材料成（chéng）本和（hé）提高（gāo）成型的效率，新型的FDM設備（bèi）會（huì）采用了雙噴頭的設計，一（yī）個噴頭負責擠出成（chéng）型材（cái）料，另外一個噴頭負責（zé）擠出支撐材料。

　　一般來說（shuō），用於成型的（de）材料（liào）絲相對更精細一些，而且價格較高，沉積效率也較低。用於製作（zuò）支撐材料的絲材會（huì）相對（duì）較粗一些，而且成本較（jiào）低，但沉積效率會更（gèng）高些。支撐材料一般會選用水溶性材料或比成型材料熔點低的材料，這樣（yàng）在後期處理時通過物理或化學的方式就能很方便地把支撐結構去除幹淨。

 

　　適（shì）用材料：熱（rè）塑（sù）性塑（sù）料，共晶係統金屬、可食用材料

 

　　線狀（zhuàng）成型：

 

　　一、電子束自由成形製造（EBF）

 

　　電子束自由成（chéng）形Electron beam freeform fabrication（EBF）是一種采用電子束作（zuò）為熱源，利用離軸金屬絲建造零件（jiàn）的（de）工藝。采用該增材製造工藝製造的近淨成形零件（jiàn）需要通過（guò）減材工藝進行後續的精（jīng）加工。

　　其原理為在真空（kōng）環境中，高能量密度的電子束轟擊金屬表麵形成（chéng）熔池，金屬絲材（cái）通過送絲裝置送入熔池並熔化，同（tóng）時熔池按照預先規（guī）劃的路徑運動，金屬材料逐層凝固堆積，形成致密的冶（yě）金（jīn）結合，直至製造出（chū）金屬零件或毛坯。

　　該工藝最初為美國NASA 蘭利研究中心開發，其（qí）合同商 Sciaky 是當前該工藝開（kāi）發方麵的最（zuì）領先公司，目前已經（jīng）加入DARPA“創新（xīn）金屬加（jiā）工 - 直接數字化沉積（CIMP-3D）”中心的研究。該工藝的（de）研究主要用（yòng）於（yú）航空航天領域。

　　

　　EBF詳細技術原理

　　EBF工（gōng）藝可替代鍛造技術，大（dà）幅降（jiàng）低成（chéng）本和縮短交付周期。它不僅能用（yòng）於低成本（běn）製造和飛機結構（gòu）件設計，也為宇航（háng）員在國際空間站或月（yuè）球或火星表麵（miàn）加工備用結構件和（hé）新型工具提供了一種便捷的途徑。

　　EBF技術（shù）可（kě）以直接成形鋁（lǚ）、鎳、鈦、或不鏽鋼等金屬材料，而且可將兩種材料混合在一起，也可將一種材料嵌入另一種，例如可將一部分光纖玻璃嵌入鋁製件中，從而使傳感器的區域安（ān）裝成為可能。EBF3 係統已經在 NASA 噴氣式飛機上進行測試，並經曆了短暫的失重狀態。

 

　　適用（yòng）材料：幾乎（hū）任何合金

 

　　粒（lì）狀物（wù）料（liào）成型：

 

　　一（yī）、直接金屬激光燒結技（jì）術（DMLS）

 

　　通過使用高能量的激光束再由3D模型數據控製（zhì）來局部熔化金屬基體，同（tóng）時燒結固化粉末金屬材料並自動地層層堆疊，以（yǐ）生成致密的幾何形狀的實體零（líng）件。這種零件（jiàn）製造工藝被稱（chēng）為“直接金屬激光燒結技術（Direct Metal Laser-Sintering）”。

　　通過選用不同的燒結材料和調節工藝參數，可以（yǐ）生成性能差異（yì）變化很大的零件，從具有多孔性的透氣鋼，到耐腐（fǔ）蝕的（de）不（bú）鏽（xiù）鋼再到組織致密的模具鋼。這種離散法製造技術甚至能夠直接（jiē）製造出非常複雜（zá）的零件，避免了采用銑削和放電加工，為設計提供了更大的自由度。

　　

DMLS詳細技術（shù）原理

　　早些年隻有相對軟的材料適用這種技術，而隨（suí）著技術的不斷進步，適用領域也（yě）擴展到了塑料、金屬壓鑄和衝壓等各種量產模具。應用（yòng）這（zhè）項技術的優點不僅是周期（qī）短，而且（qiě）使模具設計師能夠（gòu）把心思集中在如何建構最佳（jiā）的幾何造型，而不用考慮（lǜ）加工的可行性上。結合CAD和CAE技術可以製造出任意（yì）冷卻水路的模具結（jié）構。

　　DMLS是金屬粉體成型，有（yǒu）同軸送粉和輥（gǔn）筒送粉兩類。同軸送粉的技術適（shì）合製造（zào）分層厚度在1mm以上物件，大型的（de）金屬件，目前我國最大的工件居然（rán）是（shì）核電部件，在四川製造（zào）。一些航空部件（jiàn）西工和北理工開始產業化了。輥筒送粉的產品精細（xì）度高，適合製造小型部件，因為製（zhì）造過程部件很容（róng）易熱變形。製（zhì）造空間超過電腦機箱（xiāng）大小都是很困難的。以上（shàng）幾類3D打印其（qí）實（shí）都（dōu）是對應了材料的熱曲線（xiàn），需要材料配合，以金屬粉體為例，既（jì）涉及到粉體粒徑形貌又涉及到粒徑搭配，還需要熱（rè）處理使（shǐ）得馬氏體和奧氏體（tǐ）之間結構轉化（huà）。

　　DMLS技術由德（dé）國（guó）EOS公司開發，與SLS和SLM技術原理非常類似（sì） 。EOS公司出品的EOSINT M 係列機型也非常類似3D Systems 公司的 sPro 係列機型（xíng）。M係列能打印鋁，鈷鉻合金，鈦，鎳合金和鋼。

 

　　適用材（cái）料：幾乎任何合金（jīn）

 

　　二、電子束熔化成型（EBM）

 

　　電子束選區熔化（Electron Beam Melting，EBM）技術是增材製造技（jì）術的主要方向之一。目（mù）前世界上僅有瑞典的Arcam AB公司（sī）可提供商業化設備（bèi）。

　　其（qí）工作原理主要是利用金屬粉末在電子束轟擊下熔化的原（yuán）理（lǐ），先在鋪粉平麵上鋪展一（yī）層粉末並壓實；然（rán）後，電子束在計（jì）算機的控製下按照輪廓截麵信息進行有選擇的燒結，金屬粉末在電子束的轟擊下燒結在一起，並與（yǔ）下（xià）麵已成型的部分粘接，層層堆積，直至整個零件全（quán）部燒結完成；最後去除（chú）多餘粉末便得（dé）到想要（yào）的零件。

　　

EBM詳細技術原理

　　EBM技術采用金屬粉（fěn）末為原材料，其應用範圍相當廣泛，尤其在難熔、難加工材料方麵有突出用途，包括鈦合金、鈦基金（jīn）屬（shǔ）間化合物、不鏽（xiù）鋼、鈷鉻合金（jīn）、鎳合金等，其製品能實現高度複雜性並達到較高的力（lì）學性能。此技術可（kě）用於航空飛行器及發動機多聯葉片（piàn）、機（jī）匣、散熱器、支座、吊耳等結構的製造。

 

　　適用材料：鈦合金

 

　　三、選擇性激（jī）光熔融（róng）技術（SLM）

 

　　SLM技術（shù）由德國夫琅和費學院於1995年與當時的F&S Stereolithographietechnik公（gōng）司合作研發並申請獲得相關專利。2000年（nián）早期F&S與德國MCP HEK公司（後來稱為MTT科技（jì）公司，又改為SLM Solutions公司）達成商業合作。如今，SLM技術的創始人Dieter Schwarze博士（shì）在SLM Solutions公司，而Matthias Fockele博士則創立了Realizer公司。

　　SLM技術是利用金屬粉末在激光束（shù）的熱作用下完全熔化、經冷卻凝固而成型的一種技術。在高（gāo）激光能量密度作用下，金（jīn）屬粉末完全熔化，經散（sàn）熱冷卻後可實現與固體（tǐ）金屬冶金焊合成型。SLM技術正是通（tōng）過此過程，層層累積成型出三維實體的快速（sù）成型技術。

　　

SLM詳細技術原理

　　3D Systems公司也出品了采用SLM技術的金屬3D打印機：sPro125和250。3D Systems 公司（sī）稱它們為直接金屬選擇性激光（guāng）熔融（Direct Metal SLM）。它們能生產高（gāo）精度，高（gāo）複雜度的金屬零件。打印層厚可（kě）達20微米，可打印的金屬包括鈦，不鏽鋼，鈷鉻合金，工（gōng）具鋼等，所以能夠應用在航空領域（比（bǐ）如帶冷卻倉的超高效散熱片的一體化（huà）打印），以及醫療保健領域（比如超複雜形狀的（de）金（jīn）屬下顎）等等。

 

　　適用材料：鈦合（hé）金、鈷（gǔ）鉻合金、不鏽鋼、鋁（lǚ）

 

　　四、選（xuǎn）擇性熱燒結成型技（jì）術（SHS）

 

　　Selective sintering（選擇性熱燒結）技術始於3D印刷工場，這（zhè）家創新的丹麥企業成立於（yú）2009年，旨（zhǐ）在（zài）創（chuàng）造一種“辦（bàn）公室（shì）3d打印機”，實惠的價格和高質量的印刷。

　　他們的專利SHS（選擇性熱燒結）在2011年（nián）推（tuī）出3D印刷（shuā）技術在EUROMOLD。它類（lèi）似（sì）於激光燒結，但是（shì），而不是使用激光（guāng）SHS使用的熱打印頭。被保持在升高的溫度下，這樣的機械（xiè）掃描（miáo）頭隻（zhī）需要提升的溫度稍（shāo）高於粉末的熔融溫度，以選擇性地結合，粉末床。

　　它是如何工作的？然後（hòu）它被切成層，使用另一種（zhǒng）方案，在CAD軟件（jiàn）設計（jì）的三維模型。當按（àn）下“打印”按鈕，打印（yìn）機蔓延在整個構（gòu）建室一（yī）層薄薄的塑料粉末。感熱式打印頭開始來回移動，從打印頭（tóu）的熱熔融到塑料粉末層中的每個橫截麵。再次三維打印機，塑（sù）料粉末，準備新的層，感熱式打印頭，繼續加熱到粉末（mò）層。最終的三維模型是在編譯室 - 由未熔化粉末包圍（wéi）。未使用的粉是100％可回收（shōu），沒有必要額外的支持（chí）材料。

　　隨（suí）著（zhe）選擇（zé）性熱燒結技術的3D打印機可以使任何複雜的幾何形狀（最小壁厚（hòu）為1毫米）的形成。可以加載多（duō）個3D模（mó）型，並打印在同一時間。

 

　　適用材料：熱塑性粉（fěn）末

 

　　五、選擇性激光燒結工（gōng）藝（SLS）

 

　　選（xuǎn）擇性激光燒（shāo）結工藝（Selective Laser Sintering，SLS），該工藝最早是由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的（de）C.R.Dechard於1989年在其碩士論文中提出的，隨後C.R.Dechard創立了DTM公司並於1992年發布了基於SLS技術的工業級商用3D打（dǎ）印機Sinterstation。

　　二十年多（duō）年來奧斯汀分校和DTM公司在SLS工藝領域投入（rù）了大量的研究工作，在設備研製和工藝、材料開發上都取得了豐碩的成果。德國的EOS公司針對SLS工藝（yì）也進行了大量的研究工作並且已開發出一係列的工業級SLS快速成型設（shè）備，在（zài）2012年的歐洲模（mó）具展上EOS公司研發的3D打印設備大放（fàng）異彩。

　　在國內也有許多科研單位開展了對SLS工藝的研究（jiū），如南京航空航（háng）天大學（xué）、中北大學、華中科技（jì）大學、武漢濱湖機電產業有（yǒu）限公司、北京隆源自動成（chéng）型有限公司、湖南華曙高科（kē）等。

　　SLS工藝使用的是粉末狀材料（liào），激光（guāng）器在計算機的操控下對粉末進行（háng）掃描照射而實現材料的燒結粘合，就這樣材料層層堆積（jī）實現成型，如圖所示（shì）為SLS的成型原理：

　　

SLS詳細技術（shù）原理

　　選擇性激（jī）光燒結加工的過程先采用壓輥將一層粉末平（píng）鋪到已成型工件的上表麵，數控係統操控激光束按照該層（céng）截麵輪廓在粉層上進行（háng）掃（sǎo）描照射而使粉末的溫度升至熔化（huà）點，從而進行燒結並於下（xià）麵已（yǐ）成型的部分實現（xiàn）粘合。

　　當一層截麵燒結完後（hòu）工作台將下降一個層厚，這時壓輥又會均勻地在上麵鋪上一層粉末並開始新一層截麵（miàn）的燒結，如此（cǐ）反複（fù）操作直接工件完全成型。

　　在成型的過程中，未經燒結的粉末對（duì）模型的空腔和懸臂起著支撐（chēng）的作用，因此SLS成型的工件不（bú）需要像SLA成型的工件那（nà）樣需要（yào）支撐（chēng）結構。SLS工藝（yì）使用的材料與SLA相比相對（duì）豐富些，主（zhǔ）要有石（shí）蠟、聚碳酸酯、尼龍、纖細尼龍、合成尼龍（lóng）、陶瓷（cí）甚至還可以是金屬（shǔ）。

　　當工件完全成型（xíng）並（bìng）完全冷卻後，工作台（tái）將上升至原（yuán）來的高度（dù），此時（shí）需要把工件取出使用刷子（zǐ）或壓縮空氣把模型表（biǎo）層的粉末去掉。

　　SLS工藝支持多種材料，成型工件無（wú）需支撐結構（gòu），而（ér）且材（cái）料利用率較高。盡管這樣SLS設備（bèi）的價格和材料價格仍然十分昂貴，燒結前材料（liào）需要預（yù）熱，燒結過程（chéng）中材料會揮發出異味，設備工作環境要求（qiú）相對苛刻。

 

　　適用材料：熱塑性塑料、金屬粉（fěn）末、陶瓷粉末

 

　　粉末層噴頭成型技術：

 

　　一、三維（wéi）印刷工藝（3DP）

 

　　石（shí）膏3D打印又叫粉末層噴頭（tóu）3D打印（Three-Dimension Printing，3DP），該技術由美國麻省理工大學（xué）的（de）Emanual Sachs教授發明於1993年（nián），3DP的工作原理類似於噴（pēn）墨打（dǎ）印機（jī），是形式上（shàng）最為貼合“3D打印”概念的成型技術之一。3DP工藝與SLS工（gōng）藝也有著類（lèi）似的地方，采用的都是粉末狀的材料，如陶瓷、金屬、塑料，但與其不同的是3DP使用的粉末並（bìng）不（bú）是（shì）通過（guò）激（jī）光（guāng）燒結粘合在一起的，而是通過噴頭（tóu）噴射粘合（hé）劑將工件的截麵“打印”出來並一層層堆積成型的（de），如圖所示為3DP的技術原理：

　　

3DP詳（xiáng）細技術原（yuán）理

　　首先設備（bèi）會把工作槽中的粉末鋪平，接著噴頭會按照指定的路徑將液態粘合劑（jì）（如矽膠）噴射在預先粉層上的指定區域中，此後不（bú）斷（duàn）重複上（shàng）述步（bù）驟直到工件（jiàn）完（wán）全（quán）成型後除去模型（xíng）上多餘的粉末材（cái）料即可（kě）。3DP技術成型速度非常快，適用於製造結構複雜（zá）的工件，也（yě）適用於製作複合材料或非均勻材質材料的零件。

 

　　適用材料：石膏、熱塑性塑料、金（jīn）屬粉末、陶瓷粉末

 

　　層壓成型（xíng）技（jì）術：

 

　　一、分層實體成型工藝（LOM）

 

　　分層實體成型工（gōng）藝（Laminated Object Manufacturing，LOM），這是曆史最為悠久的3D打印（yìn）成型技術，也是最為成熟的3D打印技術之一（yī）。LOM技術（shù）自1991年問世以（yǐ）來得到迅速（sù）的發展。由於分層（céng）實體成（chéng）型多使用（yòng）紙材、PVC薄膜等材料，價格低廉且成型精度高，因此受到了（le）較為廣（guǎng）泛的關注，在產品概念設計可視化、造型設計評估、裝配檢驗、熔模鑄造（zào）等方麵應用廣泛。下麵我們一起了解一下LOM技術的原理，如（rú）圖所示為LOM技術的基本（běn）原理：

　　

LOM詳細技術原理

　　分層實體成（chéng）型係統主要包括計算機、數控係統（tǒng）、原材料存儲與運送部件、熱粘壓（yā）部件（jiàn）、激光切係統、可升降工作台等部分組成（chéng）。

　　其中計算機負責接收和存儲成型工件的三維（wéi）模型數據（jù），這些數據主要（yào）是沿模型高度方向提取的（de）一係（xì）列截麵輪廓。原（yuán）材料存儲與運送部件將把存（cún）儲（chǔ）在（zài）其中的原材料（liào）（底麵塗有（yǒu）粘合劑的薄膜材料）逐步送至工（gōng）作台上方（fāng）。

　　激光切割器將沿著工件截麵輪廓線對薄膜進行切割，可升降的工作台能支撐成型的工件，並在每層成型之後降低一個（gè）材料厚度以便送進將要進行粘合（hé）和切割的新一層材料，最後（hòu）熱粘壓部件將會一（yī）層一層（céng）地把成（chéng）型（xíng）區域（yù）的薄膜粘合在（zài）一（yī）起，就這樣重複（fù）上述的步驟直到工件完全成型。

　　LOM工藝采用的（de）原料價格便宜，因（yīn）此製作成本極為低廉，其（qí）適用於大（dà）尺寸工件（jiàn）的成型，成型過程無（wú）需設置支撐結構，多餘（yú）的材料也容易剔除（chú），精度也比較（jiào）理想。盡管如（rú）此，由於LOM技術成（chéng）型材料的利（lì）用率不高，材料浪費嚴重頗被詬病，又隨著新技術的發展LOM工藝將有可能被逐步淘汰。

 

　　適用材料（liào）：紙、金屬（shǔ）膜（mó）、塑料薄膜

 

　　光聚合成型技術：

 

　　一、立體光固化成型（xíng）工藝（SLA）

 

　　立體光固化成型工藝（Stereolithography Apparatus，SLA），又稱立體光刻成型。該工（gōng）藝最早（zǎo）由Charles W.Hull於1984年提出並獲得美國（guó）國家專（zhuān）利，是（shì）最早發展起來的3D打印技術之一。Charles W.Hull在獲得該專利（lì）後（hòu）兩年便（biàn）成立了3D Systems公司並於1988年發（fā）布了世界上第一台商用3D打印機SLA-250。SLA工藝也成為了目前世界上（shàng）研究最為（wéi）深入、技術最為成熟（shú）、應用最為廣泛的（de）一種3D打印技術（shù）。

　　SLA工藝以光敏樹脂作為材（cái）料，在計算（suàn）機的控製下紫外激光將（jiāng）對液態的光敏樹脂進（jìn）行掃描從而讓其逐層（céng）凝固成（chéng）型（xíng），SLA工藝能以簡潔且全自動的方式製造出精度（dù）極高的幾何（hé）立體模型。下麵我們一（yī）起了（le）解一下SLA技術的原理，如圖所示（shì）為SLA技術的基本原理：

　　

SLA詳細技術原理

　　液槽中會先盛滿液態的光敏樹脂，氦—鎘激光器或氬（yà）離子激（jī）光器發射出的紫（zǐ）外激光束在計算機的操（cāo）縱下按工件的分層截麵數據在液態的光敏樹脂（zhī）表麵進行逐行逐點掃描（miáo），這（zhè）使掃描區域的樹脂薄層產生聚合反（fǎn）應而固化從形（xíng）成工件的一個薄層。

　　當一層樹脂固化完畢後，工作台將下移一個（gè）層厚的距（jù）離以使在原先固化好的樹脂表麵（miàn）上再覆蓋一層新的液態樹脂，刮板將粘度較大的樹脂液麵刮平（píng）然後再進行下一層的激光（guāng）掃描固化。因為液態樹脂具有高粘（zhān）性而導致流動性較差，在每層固化之後液麵很難在短時間內迅速撫平，這樣將會影響到實（shí）體的成型精度。采用（yòng）刮板刮平（píng）後所需（xū）要的液（yè）態樹脂將會均勻地塗在上一疊層上，這（zhè）樣經過激光固（gù）化後將可以得到較好（hǎo）的精度，也（yě）能使（shǐ）成型工件的表麵更加光滑平整。

　　新固化的一層將牢固地粘合在前一層上，如此重複直至整個工件（jiàn）層疊完畢，這樣最後就能得到一個完整的立體模型。

　　當工件（jiàn）完（wán）全成型後，首先需要把工件取出並把多餘的樹脂（zhī）清理幹淨，接著還需要把支撐結構清除掉，最後還需要把（bǎ）工件放到紫外燈下進行二（èr）次固化。

　　SLA工藝成型效率高，係統運行相對穩定（dìng），成型工件表麵光滑精度也有保證，適合製作結構異常複雜的（de）模型，能夠直接製（zhì）作麵向熔模（mó）精（jīng）密鑄造的中間模。盡管SLA的成型精度（dù）高，但成型尺寸也（yě）有較大的限製而不適合（hé）製作體積龐大的工件，成型過（guò）程中伴隨的（de）物（wù）理（lǐ）變化和化學變化（huà）可能會導（dǎo）致工件變形，因（yīn）此成型工件需要有支撐結構。

　　目前（qián），SLA工藝所支持的材（cái）料還相當有限（xiàn）且價格昂貴，液態的光敏樹（shù）脂具有一定的毒性和氣味，材料需（xū）要避光保存以防止提前發生聚合反應。SLA成型的成品硬度（dù）很低而相對脆弱，小編在一（yī）次3D打印體驗活動（iCader帶您走進中科院探秘3D打印”活動（dòng）簡報：華南（nán）地區的（de）3D打印技術產業聯盟呼之欲出）中看（kàn）到（dào）了SLA成品（pǐn）觸地碎裂的情況。此外，使用SLA成型（xíng）的模型還需要進行二次固化，後期處理相對複雜。

 

　　適用材料：光硬化樹脂（photopolymer）

 

　　二、PolyJet聚合物噴射（shè）技術（UV紫外線成型技（jì）術）

 

　　PolyJet聚合物噴射（shè）技術是以色列（liè）Objet公司於2000年初推出的專利技（jì）術，PolyJet技術也是當前最為先進的（de）3D打印技術之一，它的（de）成型原理與3DP有點類似，不過（guò）噴射的不是（shì）粘合劑（jì）而是聚合成（chéng）型材料，如圖所示為PolyJet聚合物噴射係統的（de）結構：

　　

PolyJet聚合物噴射技術原理

　　PolyJet的噴射打（dǎ）印頭沿（yán）X軸方向來回運動，工作原理與噴墨（mò）打印機十分類似，不同（tóng）的是噴頭噴射的不是墨水而是（shì）光敏聚合物。當光敏聚合材料被噴射到工作台（tái）上後，UV紫外光（guāng）燈將沿著（zhe）噴頭工作的方向發射出UV紫外光對光（guāng）敏聚合材料進（jìn）行固化。

　　完成（chéng）一層的噴射打（dǎ）印和固化後，設備內置的工作台會（huì）極其精準地下降一個成型層厚，噴頭繼續噴射光敏聚合（hé）材料進（jìn）行下一層（céng）的打印和（hé）固化。就這樣一層接一層，直到整個工（gōng）件打印製作完成。

　　工件成型的過程中將使用兩種不同類型的光敏樹脂（zhī）材料，一種是用來生成實際（jì）的（de）模型的材料，另一種是類似（sì）膠狀的用來作為支撐的樹脂材（cái）料。

　　這（zhè）種支撐（chēng）材料由（yóu）過（guò）程控製（zhì）被精確的添加到複雜成型結構模型的所需位置，例如是一些懸空、凹槽、複雜（zá）細（xì）節和薄壁等等的結構。當完成整個打印成型過程後，隻需要使用Water Jet水槍就可以十分容易地把這些（xiē）支撐材料去除，而最後留下的（de）是擁有整潔光滑表麵（miàn）的成型工（gōng）件。

　　使用PolyJet聚合物噴射技術成型的工件精度非常高，最薄層厚能達到16微（wēi）米。設備提供封閉的成（chéng）型工作環境，適合於普通的辦公室環境。此外，PolyJet技術還支持多種不（bú）同性質的材料同時成型，能夠製作非常複雜的模型。

 

　　適用材料：光硬化樹脂（photopolymer）

 

　　三、數字光處理技（jì）術（DLP）

 

　　在數（shù）字光處理技術中，大（dà）桶的物（wù）體聚合物被暴露在數字光（guāng）處理投影機的安全（quán）燈環境下，暴露的液體（tǐ）聚合物快速變硬，然後設備的構建盤以較小的增量向下移動，液體聚合物再次暴露在光線下。這個（gè）過程不斷重複，直到模型建成。最後排出桶中的液體聚合物，留下實體模型。采用DLP 技術的代表設備是德國EnvisionTec 公司的Ultra 3D 打印數字光處理（lǐ）快速成型係統。

　　DLP 激光成型技術和SLA 立（lì）體平版印刷技術比較相似，也是采用光敏（mǐn）樹脂（zhī）作為打印材料，不（bú）同的是SLA 的（de）光線是聚成一點在麵上移動，而DLP 在打印平台的頂部放置一（yī）台高分辨率的數字光處理器（qì）（DLP）投影（yǐng）儀，將光打在一個麵上來固化液態（tài）光聚合物，逐層的進行光固化（huà），因此速度比同類型的SLA 立體平版印刷技術速度更快。

　　DLP 的應用非常廣泛，該（gāi）技術最早是由德州儀器開發的，它至今仍然是此項技術的主要供應商。最近幾年該（gāi）技術放入3D 打印中，利用機器上（shàng）的紫外光（白光燈），照（zhào）出一個（gè）截麵的圖（tú）像，把液態的光敏樹脂固（gù）化。該技術成型精度高，在材料屬（shǔ）性、細節和表麵（miàn）光潔度方麵可匹敵注塑成型的耐用塑料部件（jiàn）。

　　SLA與（yǔ）DLP打印（yìn）所（suǒ）需的液態光敏樹脂材料也因生產商家和機型的不同而各有特點，比如EnvisionTec 的各類機（jī）型都可以使用EC-500 型蠟基液體樹脂材料製造各類精致飾品模型以用於失蠟法鑄造，但（dàn）其每千克材料成本高達幾千元（yuán）。其民用代表機（jī）型有B9 Creator（2500美元），Form1（3300美金）等（děng）。