常見3D打印技術FDM、SLS、SLA原理(lǐ)及優缺點分析

發表時間：2019-08-06 責任編輯：極光爾沃

　　FDM熔融層積成型技術是将絲狀的(de)熱熔性材料加熱融化，同時三維噴頭在計算機的(de)控制下，根據截面輪廓信息，将材料選擇性地(dì)塗敷在工作台上，快速冷卻後形成一(yī)層截面。一(yī)層成型完成後，機器工作台下降一(yī)個高(gāo)度(即分層厚度)再成型下一(yī)層，直至形成整個實體造型。

　　FDM技術的(de)優點：

　　1)操作環境幹淨、安全，材料無毒，可(kě)以在辦公室、家庭環境下進行，沒有産生毒氣和(hé)化學(xué)污染的(de)危險。

　　2) 無需激光器等貴重元器件，因此價格便宜。

　　3) 原材料為(wèi)卷軸絲形式，節省空間，易于搬運和(hé)替換。

　　4) 材料利用率高(gāo)，可(kě)備選材料很多，價格也相對便宜。

　　FDM技術的(de)缺點：

　　1) 成形後表面粗糙，需後續抛光處理(lǐ)。最高(gāo)精度隻能為(wèi)0.1mm。

　　2) 速度較慢，因為(wèi)噴頭做(zuò)機械運動。

　　3) 需要材料作為(wèi)支撐結構。

　　SLS打印技術采用鋪粉将一(yī)層粉末材料平鋪在已成型零件的(de)上表面，并加熱至恰好低(dī)于該粉末燒結點的(de)某一(yī)溫度，控制系統控制激光束按照該層的(de)截面輪廓在粉層上掃描，使粉末的(de)溫度升到熔化點，進行燒結并與下面已成型的(de)部分實現粘結。一(yī)層完成後，工作台下降一(yī)層厚度，鋪料輥在上面鋪上一(yī)層均勻密實粉末，進行新一(yī)層截面的(de)燒結，直至完成整個模型。

　　SLS技術的(de)優點：

　　1)可(kě)用多種材料。其可(kě)用材料包括高(gāo)分子(zǐ)、金屬、陶瓷、石膏、尼龍等多種粉末材料。特别是金屬粉末材料，是目前3D打印技術中最熱門的(de)發展方向之一(yī)。

　　2)制造工藝簡單。由于可(kě)用材料比較多，該工藝按材料的(de)不同可(kě)以直接生産複雜形狀的(de)原型、型腔模三維構建或部件及工具。

　　3)高(gāo)精度。一(yī)般能夠達到工件整體範圍內(nèi)(0.05-2.5)mm的(de)公差。

　　4)無需支撐結構。疊層過程出現的(de)懸空層可(kě)直接由未燒結的(de)粉末來支撐。

　　5)材料利用率高(gāo)。由于不需要支撐，無需添加底座，為(wèi)常見幾種3D打印技術中材料利用率最高(gāo)的(de)，且價格相對便宜。

　　SLS技術的(de)缺點：

　　1)表面粗糙。由于原材料是粉狀的(de)，原型建造是由材料粉層經過加熱熔化實現逐層粘結的(de)，因此，原型表面嚴格講是粉粒狀的(de)，因而表面質量不高(gāo)。

　　2)燒結過程有異味。 SLS工藝中粉層需要激光使其加熱達到熔化狀态，高(gāo)分子(zǐ)材料或者粉粒在激光燒結時會揮發異味氣體。

　　3)無法直接成型高(gāo)性能的(de)金屬盒陶瓷零件，成型大尺寸零件時容易發生翹曲變形。

　　4)加工時間長(cháng)。加工前，要有2小時的(de)預熱時間;零件構建後，要花5至10小時時間冷卻，才能從粉末缸中取出。

　　5)由于使用了大功率激光器，除了本身的(de)設備成本，還需要很多輔助保護工藝，整體技術難度大，制造和(hé)維護成本非常高(gāo)，普通用戶無法承受

　　SLA，光敏樹脂選擇性固化技術。在液槽中充滿液态光敏樹脂，其在激光器所發射的(de)紫外激光束照射下，會快速固化(SLA與SLS所用的(de)激光不同，SLA用的(de)是紫外激光，而SLS用的(de)是紅(hóng)外激光)。在成型開始時，可(kě)升降工作台處于液面以下，剛好一(yī)個截面層厚的(de)高(gāo)度。通過透鏡聚焦後的(de)激光束，按照機器指令将截面輪廓沿液面進行掃描。掃描區域的(de)樹脂快速固化，從而完成一(yī)層截面的(de)加工過程，得到一(yī)層塑料薄片。然後，工作台下降一(yī)層截面層厚的(de)高(gāo)度，再固化另一(yī)層截面。這樣層層疊加構成建構三維實體。