常見3D打印技術FDM、SLS、SLA原理及優缺點分析

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將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時三維噴頭在計算機的控制下，根據截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺上，快速冷卻后形成一層截面。一層成型完成后，機器工作臺下降一個高度(即分層厚度)再成型下一層，直至形成整個實體造型。

　　FDM技術的優點：

　　1)操作環境干凈、安全，材料無毒，可以在辦公室、家庭環境下進行，沒有產生毒氣和化學污染的危險。

　　2) 無需激光器等貴重元器件，因此價格便宜。

　　3) 原材料為卷軸絲形式，節省空間，易于搬運和替換。

　　4) 材料利用率高，可備選材料很多，價格也相對便宜。

　　FDM技術的缺點：

　　1) 成形后表面粗糙，需后續拋光處理。最高精度只能為0.1mm。

　　2) 速度較慢，因為噴頭做機械運動。

　　3) 需要材料作為支撐結構。

　　SLS打印技術采用鋪粉將一層粉末材料平鋪在已成型零件的上表面，并加熱至恰好低于該粉末燒結點的某一溫度，控制系統控制激光束按照該層的截面輪廓在粉層上掃描，使粉末的溫度升到熔化點，進行燒結并與下面已成型的部分實現粘結。一層完成后，工作臺下降一層厚度，鋪料輥在上面鋪上一層均勻密實粉末，進行新一層截面的燒結，直至完成整個模型。

　　SLS技術的優點：

　　1)可用多種材料。其可用材料包括高分子、金屬、陶瓷、石膏、尼龍等多種粉末材料。特別是金屬粉末材料，是目前3D打印技術中最熱門的發展方向之一。

　　2)制造工藝簡單。由于可用材料比較多，該工藝按材料的不同可以直接生產復雜形狀的原型、型腔模三維構建或部件及工具。

　　3)高精度。一般能夠達到工件整體范圍內(0.05-2.5)mm的公差。

　　4)無需支撐結構。疊層過程出現的懸空層可直接由未燒結的粉末來支撐。

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

　　SLS技術的缺點：

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

　　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態，高分子材料或者粉粒在激光燒結時會揮發異味氣體。

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

　　4)加工時間長。加工前，要有2小時的預熱時間;零件構建后，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，制造和維護成本非常高，普通用戶無法承受

　　SLA，光敏樹脂選擇性固化技術。在液槽中充滿液態光敏樹脂，其在激光器所發射的紫外激光束照射下，會快速固化(SLA與SLS所用的激光不同，SLA用的是紫外激光，而SLS用的是紅外激光)。在成型開始時，可升降工作臺處于液面以下，剛好一個截面層厚的高度。通過透鏡聚焦后的激光束，按照機器指令將截面輪廓沿液面進行掃描。掃描區域的樹脂快速固化，從而完成一層截面的加工過程，得到一層塑料薄片。然后，工作臺下降一層截面層厚的高度，再固化另一層截面。這樣層層疊加構成建構三維實體。