3D打印的9种类别

　　3D 打印是让喜欢易于使用的交互技术的人兴奋的最新事物。自1983 年以来，工程师和科学家实际上一直在使用这种惊人的设备。就在那时，一位名叫Charles (Chuck) Hull的美国工程师发明了第一台 3D 打印机。他称它为他的 SLA 机器，代表立体光刻设备。

　　业内有些人将 3D 打印过程的一部分称为增材制造 (AM)，但我们将在这里使用它的实际名称——3D 打印。

1、立体光刻 (SLA) 技术

　　SLA 是一个快速的原型制作过程。使用这项技术的人非常重视准确性和精确度。它可以在短短几个小时内从 3D CAD 数据（计算机生成的）文件中生成对象。这是一种 3D 打印工艺，因其精细的细节和精确性而广受欢迎。使用这种技术的机器生产独特的模型、图案、原型和各种生产零件。他们通过将液体光聚合物（一种特殊类型的塑料）转化为固体 3D 对象，一次一层。塑料首先被加热使其变成半液体形式，然后在接触时变硬。打印机使用由 X 和 Y 扫描镜引导的紫外线激光构建这些层中的每一层。就在每个打印周期之前，重涂器刀片在表面上移动，以确保每一层树脂薄层均匀地分布在物体上。

　　完成后，有人从打印机中取出 3D 对象并小心地将其从平台上拆下。3D 零件通常会有一个化学浴来去除任何多余的树脂。在紫外线烤箱中对物体进行后固化也是一种常见的做法。这样做的目的是使成品更坚固、更稳定。根据零件的不同，它可能会经过手工打磨过程并完成一些专业的喷漆。SLA 打印已成为各行各业青睐的经济选择。其中一些包括汽车、医疗、航空航天、娱乐，以及制造各种消费产品。

　　部分SLA打印机包括： 3D打印机Pegasus Touch SLA技术、XYZprinting Nobel 1.0 SLA 3D打印机、SUNLU SLA桌面3D打印机、Form 1+ SLA 3D打印机。

2、数字光处理（DLP）技术

　　DLP 是最古老的 3D 打印技术，由名为Larry Hornbeck的人创造早在 1987 年。它类似于 SLA（见上文），因为它也适用于光聚合物。打印机使用的液态塑料树脂进入半透明树脂容器。然而，两者之间有一个主要区别，那就是光源。SLA 使用紫外线，而 DLP 使用更传统的光源，通常是弧光灯。这个过程产生了令人印象深刻的打印速度。当光线充足时，树脂会很快硬化（我们说的是几秒钟）。与 SLA 3D 打印相比，DLP 为大多数零件实现了更快的打印时间。它更快的原因是因为它一次暴露了整个层。对于 SLA 打印，激光必须绘制出这些层中的每一层，这需要时间。

　　DLP 打印技术的另一个优点是它坚固耐用，每次都能生成高分辨率模型。即使是复杂和详细的物体，它也能够使用更便宜的材料，这也是经济的。这不仅可以减少浪费，还可以降低打印成本。

　　一些 DLP 打印机包括： Makex M-one 桌面 DLP 3d 打印机、桌面 UV DLP、LumiPocket – 微型 DLP、Solus DLP 3D 打印机

3、熔融沉积成型 (FDM) 技术

　　FDM 是一种 3D 打印工艺，由Scott Crump开发，然后由 Stratasys Ltd. 在 1980 年代实施。它使用生产级的热塑性塑料材料来打印其 3D 对象。它在生产功能原型、概念模型和制造辅助工具方面很受欢迎。这是一种可以创造准确细节并拥有卓越强度重量比的技术。

　　在 FDM 打印过程开始之前，用户必须使用特殊软件将 3D CAD 数据（3D 模型）切成多层。切片的 CAD 数据进入打印机，然后在构建平台上一次构建对象层。它通过加热然后将热塑性长丝通过喷嘴挤出到底座上来实现这一点。打印机还可以挤出各种支撑材料以及热塑性塑料。例如，作为支撑上层的一种方式，打印机可以在下面添加特殊的支撑材料，然后在打印过程后溶解。与所有 3D 打印机一样，打印所需的时间取决于对象的大小及其复杂性。

　　与许多其他 3D 技术一样，成品需要清洁。原始 FDM 部件可以在某些对象上显示相当明显的层线。这些显然需要在打印后手工打磨和整理。这是获得具有平坦表面的光滑最终产品的唯一方法。FDM 成品既实用又耐用。这使其成为广泛用于各种行业的流行工艺，包括机械工程和零件制造商。宝马使用 FDM 3D 打印，知名食品公司雀巢也使用 FDM 3D 打印，仅举几例。

　　一些 FDM 打印机包括： JGAURORA 3d 桌面 FDM 打印机、ALUNAR 高分辨率桌面 FDM 3D 打印机、Original Prusa i3 MK2、PowerSpec 3D Pro、Lulzbot Mini、FlashForge Creator Pro。

4、选择性激光烧结 (SLS) 技术

　　1980 年代中期，一位名叫Carl Deckard的美国商人、发明家和教师开发了 SLS 技术并获得了专利。这是一种 3D 打印技术，使用高功率 CO2 激光器将粒子融合在一起。激光烧结粉末金属材料（尽管它也可以使用其他材料，如白色尼龙粉末、陶瓷甚至玻璃）。这是它的工作原理：

　　随着每次连续的激光扫描，构建平台或床逐渐降低。这是一个一次重复一层直到达到物体高度的过程。在围绕和保护模型的构建过程中，有来自其他粉末的未烧结支撑。这意味着 3D 对象在构建过程中不需要其他支撑结构。打印后，有人会手动清除未烧结的粉末。SLS 生产耐用、高精度的零件，并且可以使用多种材料。对于功能齐全的最终用途零件和原型来说，这是一项完美的技术。SLS 在速度和质量方面与 SLA 技术非常相似。主要区别在于材料，因为 SLS 使用粉末状物质，而 SLA 使用液体树脂。

　　一些 SLA 打印机包括： XYZprinting Nobel 1.0 SLA 3D 打印机、SUNLU SLA 桌面 3D 打印机、Formlabs Form 2、3D Systems ProJet 1200、DWS Lab Xfab。

5、选择性激光熔化 (SLM) 技术

　　SLM 于 1995 年首次亮相。它是位于德国最西部城市亚琛的弗劳恩霍夫研究所 ILT的德国研究项目的一部分。与 SLA（见上文）一样，SLM 也使用高功率激光束来形成 3D 零件。在打印过程中，激光束将各种金属粉末熔化并融合在一起。看待这一点的简单方法是分解基本过程：粉状材料 + 热量 + 精度 + 分层结构 = 完美的 3D 物体。

　　当激光束击中材料的薄层时，它会选择性地将颗粒连接或焊接在一起。在一个完整的打印周期后，打印机会在前一层添加一层新的动力材料。然后物体降低了单层厚度的精确量。打印过程完成后，有人会手动清除物体上未使用的粉末。SLM 和 SLS 之间的主要区别在于 SLM 完全熔化粉末，而 SLS 仅部分熔化它（烧结）。一般来说，SLM 最终产品往往更坚固，因为它们具有较少或没有空隙。

　　SLM 打印的一个常见用途是处理具有复杂结构、几何形状和薄壁的 3D 部件。航空航天业在其一些开创性项目中使用 SLM 3D 打印。这些通常是那些专注于精确、耐用、轻巧的零件。然而，这是一项成本高昂的技术，因此不实用或不适合家庭用户。SLM 现在在航空航天和医疗骨科行业中非常普遍。投资 SLM 3D 打印机的人包括研究人员、大学和金属粉末开发商。还有其他人热衷于探索金属增材制造的全方位和未来潜力。

　　一些 SLM 工业打印机包括： SLM Solutions SLM 125、280 和 500、Realizer SLM 125、Optomec LENS 450 等。

6、电子束熔化（EBM）技术

　　一家名为Arcam AB 的瑞典公司于 1997 年创立了EBM ®。这是一种类似于 SLM（见上文）的 3D 打印技术，因为它使用粉末床融合技术。两者的区别在于电源。上述 SLM 方法在惰性或惰性气体室中使用高功率激光。另一方面，EBM 在真空中使用强大的电子束。除了电源之外，两者其余的过程都十分相似。EBM 的主要用途是 3D 打印金属零件。它的主要特点是能够以自由设计实现复杂的几何形状。EBM 还生产在其构成中非常坚固和致密的部件。

　　以下是 EBM 其他一些令人印象深刻的功能：

　　3D打印过程不需要额外的辅助设备

　　提高了使用原材料的效率

　　缩短交货时间，从而加快零件上市速度

　　可以根据需要为广泛的行业创建功能齐全、耐用的零件

　　打印过程与大多数其他过程一样，因为用户必须首先创建 3D 模型或计算机生成的数字文件。

7、层压物体制造 (LOM) 技术

　　一家名为 Helisys Inc.（现为 Cubic Technologies）的加利福尼亚公司首先将 LOM 开发为一种有效且经济实惠的 3D 打印方法。一位名叫Michael Feygin 的美国设计工程师——3D 打印技术的先驱——最初获得了 LOM 的专利。

　　LOM 是一种快速原型制作系统，它通过使用热量和压力融合或层压塑料或纸张层来工作。计算机控制的刀片或激光将物体切割成所需的形状。每个打印层完成后，平台向下移动约 1/16 英寸，为下一层做好准备。然后，打印机将一张新材料拉过基材，然后通过加热辊将其粘附在基材上。这个基本过程一遍又一遍地继续，直到 3D 部分完成。

　　根据维基百科，LOM 打印的工作原理如下：

　　用加热辊将片材粘附到基材上。

　　激光跟踪原型的所需尺寸。

　　激光交叉影线非零件区域以促进废物清除。

　　具有完整层的平台向下移动。

　　新的材料被卷入到位。

　　平台下降到新位置以接收下一层。

　　重复该过程。

　　它可能不是当今最流行的 3D 打印方法，但 LOM 仍然是最快的方法之一。这也可能是创建 3D 原型的最经济实惠的方法。其原因在于所用材料（纸张和塑料）的成本较低。这也是一个可以创建相当大的 3D 打印对象的过程。今天继续使用 LOM 打印机的人包括建筑师、艺术家和产品开发人员。

8、粘合剂喷射 (BJ) 技术

　　麻省理工学院（MIT）首先发明了 BJ 3D 打印。您可能还会听到其他名称中提到的这项技术，包括：

　　粉床印刷

　　喷墨3D打印

　　滴剂

　　粘合剂喷射(BJ)。这是最流行的名称，也是我们用来指代它的名称。

　　BJ 是一种 3D 打印工艺，它使用两种类型的材料来构建物体：粉末基材料（通常是石膏）和粘合剂。顾名思义，“粘合”剂充当强力粘合剂，将粉末层粘合（粘合）在一起。打印机喷嘴以类似于常规 2D 喷墨打印机的液体形式挤出粘合剂。完成每一层后，构建板会稍微降低以允许下一层。这个过程不断重复，直到物体达到其所需的高度。

　　BJ印刷中使用的四种流行材料包括：陶瓷、金属、沙、塑料。

　　使用 BJ 打印不可能获得超高分辨率或过于坚固的 3D 对象，但还有其他优势。例如，这些打印机允许您以全色打印部件。为此，您只需将彩色颜料添加到粘合剂中，通常包括黑色、白色、青色、黄色和品红色。这项技术仍在进步，所以期待未来会有更多伟大的事情发生。在撰写本文时，BJ 3D 打印的一些应用包括快速原型制作以及航空航天、汽车和医疗行业的各种用途。

　　一些 BJ 打印机包括： Addwii 推出 X1、ExOne R2、ZCorp Spectrum z510

9、材料喷射（MJ）Polyjet和蜡铸技术

　　您还将听到称为蜡铸造的材料喷射。与其他 3D 打印技术不同，MJ 没有一个发明者。事实上，直到最近，它更像是一种技术，而不是实际的印刷过程。这是珠宝商几个世纪以来一直使用的东西。蜡铸一直是用户生产高质量、可定制珠宝的传统工艺。之所以在这里提到它是因为引入了 3D 打印。由于这项技术的出现，蜡模铸造现在是一个自动化过程。今天，MJ 3D 打印机生产高分辨率零件，主要用于牙科和珠宝行业，

　　对于想要尝试各种铸件的珠宝商——就像大多数珠宝商一样——MJ 现在是他们领先的 3D 技术。在撰写本文时，市场上有一些高质量的专业蜡质 3D 打印机。以下是它们的工作原理：

　　将 3D 模型（CAD 文件）上传到打印机后，所有系统都将运行。打印机将熔化的（加热的）蜡添加到铝制构建平台的受控层中。它使用均匀扫过构建区域的喷嘴来实现这一点。一旦加热的材料落在构建板上，它就会开始冷却和固化（紫外线有助于固化各层）。随着 3D 部件的构建，凝胶状材料有助于支持更复杂几何形状的打印过程。与 3D 打印中的所有支撑材料一样，之后很容易将其移除，无论是用手还是使用强大的水射流。零件完成后，您可以立即使用它，无需进一步的后固化。

　　还有 Polyjet MJ 3D 打印机，它使用光聚合物树脂而不是合成蜡。Polyjet 技术还提供了非常好的分辨率。与数字蜡打印机不同，人们使用 Polyjet 设备为各种行业制造零件。