解析四種3D打印的成型技術過程

魔猴君  知識堂   1234天前

今天為大家介紹下如今主流的四種3D打印技術，有FDM、SLA、SLS和3DP他們的成型技術過程。

1.熔融沉積成型（Fused deposition modeling FMD）

FMD可能是目前應用最廣泛的一種工藝，很多消費級的3D打印機都是采用的這種工藝，因為它實現起來相對容易。FMD加熱頭把熱熔性材料（ABS，PA,POM）加熱到臨界狀態，使其呈現半流體狀態，然后加熱頭會在軟件控制下沿CAD確認的二維幾何軌跡運動，同時噴頭將半流動狀態的材料擠壓出來，材料瞬時凝固形成有輪廓形狀的薄層.

這個過程與二維打印機的打印過程很相似，只不過從打印頭出來的不是油墨，而是ABS樹脂等材料的熔融物，同時由于3D打印機的打印頭或底座能夠在垂直方向移動，所以它能讓材料逐層進行快速堆積，并每層都是CAD模型確定的軌跡打印出形狀，所以最終能夠打印出設計好的三維物體。

2．光固化立體成型（Stereolithography，SLA）

據維基百科記載，1984年的第一臺快速成形設備采用的就是光固化立體造型工藝，現在的快速成型設備中，以SLA的研究最為深入運用也最為廣泛。平時我們通常將這種工藝簡稱“光固化”，該工藝的基礎是能在紫外光照射下產生聚合反應的光敏樹脂

與其它3D打印工藝一樣，SLA光固化設備也會在開始“打印”物體前，將物體的三維數字模型切片。然后在電腦控制下，紫外激光會沿著零件各分層截面輪廓，對液態樹脂進行逐點掃描。被掃描到的樹脂薄層會產生聚合反應，由點逐漸形成線，最終形成零件的一個薄層的固化截面，而未被掃描到的樹脂保持原來的液態。

當一層固化完畢，升降工作臺移動一個層片厚度的距離，在上一層已經固化的樹脂表面再覆蓋一層新的液態樹脂，用以進行再一次的掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上，如此循環往復，直到整個零件原型制造完畢。

SLA工藝的特點是，能夠呈現較高的精度和較好的表面質量，并能制造形狀特別復雜（如空心零件）和特別精細（如工藝品、首飾等）的零件。

3、選擇性激光燒結（SLS）

數字模型分層切割與逐層制造是3D打印工藝的基礎，這里往后就不再贅述了。除此之外，SLS工藝與SLA光固化工藝還有相似之處。即都需要借助激光將物質固化為整體。不同的是，SLS工藝使用的是紅外激光束，材料則由光敏樹脂變成了塑料、蠟、陶瓷、金屬或其復合物的粉末.

先將一層很薄（亞毫米級）的原料粉未鋪在工作臺上，接著在電腦控制下的激光束通過掃描器以一定的速度和能量密度，按分層面的二維數據掃描。激光掃描過的粉末就燒結成一定厚度的實體片層，未掃描的地方仍然保持松散的粉末狀。一層掃描完畢，隨后對下一層進行掃描。先根據物體截層厚度升降工作臺，鋪粉滾筒再次將粉末鋪平，然后再開始新一層的掃描。如此反復，直至掃描完所有層面。去掉多余粉末，再經過打磨、烘干等適當的后處理，即可獲得零件。

4、三維印刷工藝（3D printing，3DP）3DP

也被稱為粘合噴射、噴墨粉末打印。這種3D打印技術的工作方式和傳統的二維噴墨打印最為接近。和SLS工藝相同，3DP技術也是通過將粉末粘結成整體來制作零部件，但是它不是通過激光熔融的方式粘結，而是通過噴頭噴出的粘結劑來完成粘結工作。

噴頭在電腦控制下，按照模型截面的二維數據運行，選擇性地在相應位置噴射粘結劑，最終構成層。在每一層粘結完畢后，成型缸下降一個等于層厚度的距離，供粉缸上升一段高度，推出多余粉末，并由鋪粉輥推到成型缸，鋪平再被壓實。如此循環，直至完成整個物體的粘結。

3DP技術作為3D打印技術之一，是繼SLS、FDM等應用最為廣泛的快速成型工藝技術后發展前景最為看好的一項快速成型技術。憑借快捷、適用范圍廣、精細度高等獨特的優勢，3DP技術得到很多優秀的3D打印行業公司的關注。