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SLA 3D打印工藝 1986年,，3D Systems公司創(chuàng)始人Charles Hull發(fā)明了光固化成型技術,。光固化成型法（StereoLithography，SL或SLA）是指利用紫外光照射液態(tài)光敏樹脂發(fā)生聚合反應,，來逐層固化并生成三維實體的成型方式,。目前，3D打印技術以SLA的研究最為深入,，也商業(yè)化的最早,。 SLA工藝原理 FDM工藝利用紫外線照射液體光敏樹脂使其固化，加工過程中平臺會逐層沉入樹脂槽,。
SLA工藝原理如下圖所示,。液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，紫外波長的激光束在偏轉鏡作用下于液面上,，按截面輪廓信息掃描,，光點經(jīng)過的地方，受輻射的液體就固化,。
這樣,，一次平面掃描便加工出一個與分層平面圖形相對應的層面，并與前一層已固化部分牢固地粘結起來,，如此反復直到整個工件完成,。采用 SLA工藝的工件一般還需要后續(xù)處理，包括清洗,、去支撐,、打磨、再固化等,，以得到符合要求的產(chǎn)品,。 SLA打印工藝原理
FDM成型工藝對于懸臂部位需要支撐，產(chǎn)品和支撐為同一種材質,。對于彩色模型,，需要后期上色處理,。
SLA工藝的優(yōu)勢、劣勢 § 1）精度高,、表面光滑,、可加工大尺寸產(chǎn)品 § 2）樹脂種類繁多以滿足各種性能需求 § 3）成型件強度力學性能較差，強度,、剛度,、耐熱性能有限,，產(chǎn)品通常不適合長期使用 § 4）設備價格較高,，打印速度較慢，材料較貴
SLA工藝應用范圍 § 1）快速加工高精度,、高表面質量,、多細節(jié)手板樣件，可用于外觀驗證,、裝配校核,，某些情況下可用于功能測試。 § 2）針對特殊要求有相應的特性材料（通常用于短時間）,，比如耐熱樹脂,。 § 3）打印產(chǎn)品表面質量好、精度高,，可用于鑄造模具,。 在不同的3D打印公司，對PolyJet工藝的稱呼不盡相同（如3DSystems公司稱MJP：MultiJet Printing）,，但其工作原理是一致的,。
Polyjet工藝的原理 PolyJet技術采用的是陣列式噴頭，根據(jù)模型切片數(shù)據(jù),，幾百至數(shù)千個陣列式噴頭逐層噴射液體光敏樹脂于平臺,。
工作時噴射打印頭沿XY 平面運動，當光敏聚合材料被噴射到工作臺上后,，滾輪把噴射的樹脂表面處理平整,，UV紫外光燈對光敏聚合材料進行固化。完成一層的噴射打印和固化后,，設備內置的工作臺會極其精準地下降一個成型層厚,，噴頭繼續(xù)噴射光敏聚合材料進行下一層的打印和固化,。
如此反復，直到整個工件打印制作完成,。 在懸臂結構處需要支撐,，支撐材料通常與模型材料不同，工件成型的過程中將使用兩種以上類型的光敏樹脂材料,。PolyJet技術可在機外混合多種基礎材料,，得到性能更為優(yōu)異的新材料，極大擴展了該技術在各領域的應用,。 Polyjet工藝的優(yōu)勢,、劣勢 § 1）可同時噴射不同材料，適合多種材料,、多色材料同時打印,，滿足不同顏色、透明度,、剛度等需求,。 § 2）加工精度高，打印層厚低至16微米,，產(chǎn)品細節(jié)體現(xiàn)非常好,。 § 3）產(chǎn)品通常不適合長期使用。 § 4）材料價格貴,，更換材料,、打印過程材料消耗比SLA大，產(chǎn)品成本高,。
Polyjet工藝應用范圍 § 1）加工多材料,、多顏色混合原型，也可以加工透明產(chǎn)品,，常用于外觀與裝配測試,。 § 2）精度高、表面細節(jié)好的鑄造模具,。 § 3）制造小批量注塑模具,。 立體噴墨打印法（Three-Dimension Printing,，3DP）是出現(xiàn)很早的一種3D打印技術,。1993年由MIT發(fā)明，1995年 Z Corporation公司獲得專屬授權,，2011年被3D Systems收購（技術名稱更改為ColorJetPrinting）推出,，是世界上最早的全彩色3D打印技術。國際上著名的3dp工藝公司還有ExOne,、VoxelJet等,。 3DP工藝的原理 從工作方式來看,，三維印刷與傳統(tǒng)二維噴墨打印最接近。與SLS工藝一樣,，3DP也是通過將粉末粘結成整體來制作零部件,，不同之處在于，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,。
其詳細工作原理為： § 1）3DP的供料方式與SLS一樣，供料時將粉末通過水平壓輥平輔于打印平臺之上,； § 2）將帶有顏色的膠水通過加壓的方式輸送到打印頭中存儲,； § 3）接下來打印的過程就很像2D的噴墨打印機了，首先系統(tǒng)會根據(jù)三維模型的顏色將彩色的膠水進行混合并選擇性的噴在粉末平面上,，粉末遇膠水后會粘結為實體,； § 4）一層粘結完成后，打印平臺下降,，水平壓棍再次將粉末鋪平，然后再開始新一層的粘結,，如此的反復層層打印,，直至整個模型粘結完畢； § 5）打印完成后,，回收未粘結的粉末,，吹凈模型表面的粉末，再次將模型用透明膠水浸泡,，此時模型就具有了一定的強度,。
理論上講，任何可以制作成粉末狀的材料都可以用3DP工藝成型,，材料選擇范圍很廣,。
§ 1）成型速度快,，價格相對低廉,，粉末通過粘結劑結合，而不是其他工藝在保護氣氛下燒結,。 § 2）可實現(xiàn)有漸變色的全彩色3D打印,，可以完美體現(xiàn)設計師在色彩上的設計意圖。 § 3）打印過程無需支撐材料,，不但免除去除支撐的過程,，而且也降低了使用成本。 § 4）可實現(xiàn)大型件的打?。壳白畲罂纱蛴?/span>4米）,。 § 5）產(chǎn)品力學性能差,，強度、韌性相對較低,，通常只能做樣品展示,，無法適用于功能性試驗。 § 6）采用3DP技術的3D打印機,，多用于砂模鑄造,、建筑、工藝品,、動漫,、影視等方面，目前有些3D照相館也都是采用了3DP技術的3D打印機,。
3DP工藝的應用 § 1）全彩色外觀樣件,、裝配原型。 § 2）某些條件下可生產(chǎn)毛坯零件,，借助后期加工得到工業(yè)產(chǎn)品,。如粘結金屬粉末后期燒結并滲入金屬液得到可使用零件。 § 3）鑄造模樣打印,。 § 4）直接打印砂型,、砂芯。 用SLS技術制造金屬零件的方法主要有：
§ 1）熔模鑄造法：首先采用SLS技術成型高聚物（聚碳酸酯PC,、聚苯乙烯PS等）原型零件，然后利用高聚物的熱降解性,，采用鑄造技術成型金屬零件,；
§ 2）砂型鑄造法：首先利用覆膜砂成型零件型腔和砂芯（即直接制造砂型），然后澆鑄出金屬零件,；
§ 3）選擇性激光間接燒結原型件法：高分子與金屬的混合粉末或高分子包覆金屬粉末經(jīng)SLS成型,，經(jīng)脫脂、高溫燒結,、浸漬等工藝成型金屬零件,；
§ 4）選擇性激光直接燒結金屬原型件法：首先將低熔點金屬與高熔點金屬粉末混合，其中低熔點金屬粉末在成形過程中主要起粘結劑作用，然后利用SLS技術成型金屬零件,。最后對零件后處理,，包括浸漬低熔點金屬、高溫燒結,、熱等靜壓（HotisostaticPressing,，HIP）。 SLM工藝的原理 SLM是利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化,、經(jīng)冷卻凝固而成型的一種技術,。SLM與SLS制件過程非常相似，這里不再贅述,。
但是,，SLM工藝一般需要添加支撐結構，其主要作用體現(xiàn)在： § 1）承接下一層未成型粉末層,，防止激光掃描到過厚的金屬粉末層,，發(fā)生塌陷； § 2）由于成型過程中粉末受熱熔化冷卻后,，內部存在收縮應力,，導致零件發(fā)生翹曲等，支撐結構連接已成型部分與未成形部分,，可有效抑制這種收縮,，能使成型件保持應力平衡。 SLM工藝的優(yōu)勢,、劣勢 · 1）SLM工藝加工標準金屬的致密度超過99%，良好的力學性能與傳統(tǒng)工藝相當,。 · 2）可加工材料種類持續(xù)增加,，所加工零件可后期焊接。 · 3）價格昂貴,，速度偏低,。 · 4）精度和表面質量有限，可通過后期加工提高,。
SLM工藝應用范圍 § 1）加工標準金屬的外觀,、裝配、功能原型,。 § 2）支撐零件,，如夾具、固定裝置等,。 § 3）小批量零件生產(chǎn),。 § 4）注射模具。 CLIP工藝打印原理 CLIP工藝主要依賴于一種特殊的既透明又透氣的窗口，該窗口同時允許光線和氧氣通過,。該機器能夠控制氧的確切量和氧氣被允許進入樹脂池的時間,。
氧氣因此起到了抑制某些區(qū)域樹脂固化的作用，而與此同時光線會固化那些沒有暴露在氧氣里的區(qū)域,。也就是說,，氧氣能夠在樹脂內營造一個光固化的“盲區(qū)”，這種“盲區(qū)”最小可達幾十微米厚（約為2-3個紅細胞的直徑）,。
這項技術最重要的兩個優(yōu)勢,，一個是打印速度快到了顛覆性程度,，比傳統(tǒng)的3D打印機要快25-100倍，理論上有提高到1000倍的潛力,。
另外一個是分層理論上可以無限細膩：傳統(tǒng)3D打印需要把3D模型切成很多層,，類似于疊加幻燈片，這個原理就決定了粗糙無法消除,，而連續(xù)液面生產(chǎn)模式在底部投影的光圖像可以做到連續(xù)變化,，相當于從疊加幻燈片進化成了疊加視頻，雖然毫無疑問這個視頻幀數(shù)也不是無限大,，但是對比幻燈片的進步是巨大的,。
EBM工藝的原理 電子束熔融（EBM）技術經(jīng)過密集的深度研發(fā)，現(xiàn)已廣泛應用于快速原型制作,、快速制造,、工裝和生物醫(yī)學工程等領域。EBM技術使用電子束,，將金屬粉末一層一層的融化生成完全致密的零件,。
電子束由位于真空腔頂部的電子束槍生成。電子槍是固定的,，而電子束則可以受控轉向,，到達整個加工區(qū)域。電子從一個絲極發(fā)射出來,，當該絲極加熱到一定溫度時,，就會放射電子。
電子在一個電場中被加速到光速的一半,。然后由兩個磁場對電子束進行控制,。第一個磁場扮演電磁透鏡的角色，負責將電子束聚焦到期望的直徑,。然后,，第二個磁場將已聚焦的電子束轉向到工作臺上所需的工作點。
因具有直接加工復雜幾何形狀的能力,，EBM工藝非常適于小批量復雜零件的直接量產(chǎn),。該工藝使零件定制化成為可能，而且為CAD to Metal工藝優(yōu)化的零件,，可以獲得用其它制造技術無法形成的幾何形狀，因此,，零件將因無與倫比的性能而對客戶體現(xiàn)其價值,。
該工藝直接使用CAD數(shù)據(jù)，一步到位,，所以速度很快,。設計師從完成設計開始，在24小時內即可獲得全部功能細節(jié),。與砂模鑄造或熔模精密鑄造相比,，使用該工藝，交貨期將被顯著縮短。
生產(chǎn)過程中,，EBM和真空技術相結合,，可獲得高功率和良好的環(huán)境，從而確保材料性能優(yōu)異,。
EBM工藝的優(yōu)勢,、劣勢 § 1）在窄光束上達到高功率的能力，能打印難熔金屬,，并且可以將不同的金屬熔合,。 § 2）真空環(huán)境排除了產(chǎn)生雜質的可能，譬如氧化物和氮化物,，真空熔煉的質量可保證材料的高強度,。 § 3）激光束式不實施預熱，電子束式實施預熱,。電子束式的溫差小,，殘余應力低，加工支撐所需較少,。 § 4）EBM工藝加工過程中會預熱粉末,，粉末會呈現(xiàn)假燒結狀態(tài)，不利于小孔,、縫隙類特征打印,，如1mm的孔易被粉末堵死。 § 5）EBM設備需要真空系統(tǒng),，硬件資金投入更高,，而且需要維護。電子束技術的操作過程會產(chǎn)生X射線（解決方案：真空腔的合理設計可以完美的屏蔽射線,。） MJF工藝的原理 對于MJF技術我們已經(jīng)知道的是,，其機器主要依靠兩個不同的噴墨組件打造全彩的3D零部件,，一個組件主要負責鋪設打印材料，形成對象實體,，另一個噴墨組件則負責噴涂,、上色和融合，使部件獲得所需要的強度和紋理,。
該技術的工作方式簡單來說就是：先鋪一層粉末,，然后噴射熔劑,，與此同時還會噴射一種精細劑（detailingagent），以保證打印對象邊緣的精細度,，然后再在上面施加一次熱源,。
惠普公司表示，這將使其打印速度比選擇性激光燒結（SLS）技術,、熔融沉積成型（FDM）技術快10倍,，而且不會犧牲部件的精細度。 MJF工藝的優(yōu)勢及劣勢 該工藝能夠簡化工作流程并降低成本,，實現(xiàn)快速成型;以突破性的經(jīng)濟效益實現(xiàn)零部件制造;降低了使用門檻,、并支持各行業(yè)新應用的開放式材料與軟件創(chuàng)新平臺。
惠普3D打印業(yè)務總裁StephenNigro稱,，HP多噴嘴式熔融3D打印解決方案以業(yè)內的創(chuàng)新方式實現(xiàn)了高速度,、高質量和低成本的有效結合。
這令企業(yè)和制造商可以重新思考為客戶設計和交付解決方案的方式,。
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