3D 打印资料索引

Technology | 技术纵览

FDM | 熔融沉积快速成型(Fused Deposition Modeling )

熔融沉积又叫熔丝沉积，它是将丝状热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。热熔材料融化后从喷嘴喷出，沉积在制作面板或者前一层已固化的材料上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成最终成品。大致结构如下图所示:

在 3D 打印技术中，FDM 的机械结构最简单，设计也最容易，制造成本、维护成本和材料成本也最低，因此也是在家用的桌面级 3D 打印机中使用得最多的技术，而工业级 FDM 机器，主要以 Stratasys 公司产品为代表。DM 技术的桌面级 3D 打印机主 要以 ABS 和 PLA 为材料，ABS 强度较高，但是有毒性，制作时臭味严重，必须拥有良好通风环境，此外热收缩性较大，影响成品精度；PLA 是一种生物可分 解塑料，无毒性，环保，制作时几乎无味，成品形变也较小，所以目前国外主流桌面级 3D 打印机均以转为使用 PLA 作为材料。FDM 技术的优势在于制造简单，成本低廉，但是桌面级的 FDM 打印机，由于出料结构简单，难以精确控制出料形态与成型效果，同时温度对于 FDM 成型效果影 响非常大，而桌面级 FDM 3D 打印机通常都缺乏恒温设备，因此基于 FDM 的桌面级 3D 打印机的成品精度通常为 0.3mm-0.2mm，少数高端机型能够支持 0.1mm 层厚，但是受 温度影响非常大，成品效果依然不够稳定。此外，大部分 FDM 机型制作的产品边缘都有分层沉积产生的 “ 台阶效应 ”，较难达到所见即所得的 3D 打印效果，所以 在对精度要求较高的快速成型领域较少采用 FDM。

SLA: 光固化成型(Stereolithigraphy Apparatus )

光固化技术是最早发展起来的快速成型技术，也是目前研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的快速成型技术之一。光固化技术，主要使用光敏树脂为材料，通过紫外光或者其他光源照射凝固成型，逐层固化，最终得到完整的产品。大致结构如下图所示:

光固化技术优势在于成型速度快、原型精度高，非常适合制作精度要求高，结构复杂的原型。使用光固化技术的工业级 3D 打印机，最著名的是 objet，该制造商的 3D 打印机提供超过 123 种感光材料，是目前支持材料最多的 3D 打印设备。光固化快速成型应该是目前 3D 打印技术中 精度最高，表面也最光滑的，objet 系列最低材料层厚可以达到 16 微米(0.016 毫米)。但是光固化快速成型技术也有两个不足，首先光敏树脂原料有一 定毒性，操作人员使用时需要注意防护，其次光固化成型的原型在外观方面非常好，但是强度方面尚不能与真正的制成品相比，一般主要用于原型设计验证方面，然 后通过一系列后续处理工序将快速原型转化为工业级产品。此外，SLA 技术的设备成本、维护成本和材料成本都远远高于 FDM，因此，目前基于光固化技术的 3D 打印机主要应用在专业领域，桌面领域目前已有两个桌面级别 SLA 技术 3D 打印机项目启动，一个是 Form1，一个是 B9，相信不久的将来会有更多低成 本的 SLA 桌面 3D 打印机面世。

3DP: 三维粉末粘接(Three Dimensional Printing and Gluing )

3DP 技术由美国麻省理工大学开发成功，原料使用粉末材料，如陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉末等，3DP 技术工作原理是，先铺一层粉末，然后使用喷嘴将粘合 剂喷在需要成型的区域，让材料粉末粘接，形成零件截面，然后不断重复铺粉、喷涂、粘接的过程，层层叠加，获得最终打印出来的零件。大致结构如下图所示:

3DP 技术的优势在于成型速度快、无需支撑结构，而且能够输出彩色打印产品，这是目前其他技术都比较难以实现的。3DP 技术的典型设备，是 3DS 旗下 zcorp 的 zprinter 系列，也是 3D 照相馆使用的设备，zprinter 的 z650 打印出来的产品最大可以输出 39 万色，色彩方面非常丰富，也是 在色彩外观方面，打印产品最接近于成品的 3D 打印技术。但是 3DP 技术也有不足，首先粉末粘接的直接成品强度并不高，只能作为测试原型，其次由于粉末粘接的工作原理，成品表面不如 SLA 光洁，精细度也有劣势，所以一般为了产生拥有足够强度的产品，还需要一系列的后续处理工序。此外，由于制造相关材料粉末的技术比较复杂，成本较高，所以目前 3DP 技术主要应用在 专业领域，桌面级别目前仅有一个 PWDR 项目在启动，但仍然处于 0.1 状态，尚需观察后续进展。

SLS | 选择性激光烧结(Selecting Laser Sintering )

该工艺由美国德克萨斯大学提出，于 1992 年开发了商业成型机。SLS 利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，由计算机控制层层堆结成型。SLS 技术同样是使用层叠堆积成型，所不同的是，它首先铺一层粉末材料，将材料预热到接近熔化点，再使用激光在该层截面上扫描，使粉末温度升至熔化点，然后烧结形成粘接，接着不断重复铺粉、烧结的过程，直至完成整个模型成型。大致结构如下:

激光烧结技术可以使用非常多的粉末材料，并制成相应材质的成品，激光烧结的成品精度好、强度高，但是最主要的优势还是在于金属成品的制作。激光烧结可以直 接烧结金属零件，也可以间接烧结金属零件，最终成品的强度远远优于其他 3D 打印技术。SLS 家族最知名的是德国 EOS 的 M 系列，成品效果图：激光烧结技术虽然优势非常明显，但是也同样存在缺陷，首先粉末烧结的表面粗糙，需要后期处理，其次使用大功率激光器，除了本身的设备成本，还需要很多辅助 保护工艺，整体技术难度较大，制造和维护成本非常高，普通用户无法承受，所以目前应用范围主要集中在高端制造领域，而目前尚未有桌面级 SLS 3D 打印机开发的消息，要进入普通民用领域，可能还需要一段时间。

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