淺談常見3d打印技術(shù)利與弊

　3D打印機(jī)的神奇之處在于可以打印多種材料，可以滿足日常意想不到的需求定制，如可以打印塑料、樹脂，同時還能打印金屬、陶瓷等。當(dāng)然，打印的材料不同意味著與其匹配的打印技術(shù)也就不同。那么，不同的3D打印技術(shù)之間，論其打印速度與精度，誰更勝一籌呢？今天，不妨隨我們做個橫向?qū)Ρ?，看看究竟花落哪種技術(shù)更適合您?

　　熔融沉積(FDM)

　　FDM又叫熔絲沉積，是一種最為常見的3D打印技術(shù)，很多民用的桌面級3D打印機(jī)采用此技術(shù)，多采用PLA或ABS線材。其工作原理就是將絲狀熱熔性材料加熱熔化，通過一個或多個微細(xì)噴嘴擠出，遇冷凝固成型。

　　其優(yōu)點在于，打印系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境或是家庭中，一次成型且易于操作。獨(dú)有的水溶性支撐技術(shù)，令其在去除支撐結(jié)構(gòu)時易如反掌，3D打印所需線材易于搬運(yùn)以及更換，且顏色豐富；不足的是，F(xiàn)DM技術(shù)在成型精度上較差，打印對象的表面光潔度也待改進(jìn)，成型速度慢。

　　立體平板印刷技術(shù)(SLA)

　　與FDM技術(shù)呈鮮明對比的是SLA技術(shù),國內(nèi)也稱為樹脂3d打印。采用SLA技術(shù)的3D打印機(jī)，位于樹脂池底部有一個透光的窗口(通常是玻璃材質(zhì))。將打印平臺下降貼近窗口，中間的縫隙則是液態(tài)的樹脂。紫外線透過玻璃照射樹脂，使很薄的一層樹脂快速聚合成為固體。

　　SLA技術(shù)的打印速度會隨著所照射紫外線強(qiáng)度的增加，聚合速度也會隨之加快。但這并不意味著越快越好，速度過快，會使固化的樹脂黏在玻璃窗口，令其與打印平臺粘合在一起，導(dǎo)致打印失敗。實際上，真正影響打印速度不是樹脂聚合，而是平臺的機(jī)械運(yùn)動，因為在打印過程中存在停頓。

　　當(dāng)然，世間不存在百分之百完美的事物。時間久了，樹脂會吸收空氣中的水分，導(dǎo)致軟薄部分彎曲卷翅。耗材方面，支持SLA打印的材料種類有限，必須是光敏樹脂，且對環(huán)境有一定的污染甚至令皮膚過敏，此外，需為打印對象設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)，確保其在成型過程中制作的每一個結(jié)構(gòu)部位都能可靠定位。盡管如此，SLA打印技術(shù)的優(yōu)點依舊顯著，打印精度高、系統(tǒng)工作穩(wěn)定同時分辨率也較高，成品表面光滑等等。

　　CLIP技術(shù)

　　如果說SLA大大提升了3D打印精度與速度，那么下面出場的CLIP技術(shù)，可謂連續(xù)液體界面生產(chǎn)技術(shù)的高階版，整個3D打印過程連續(xù)無停頓。該技術(shù)由Carbon3D公司推出，可將3D打印過程提速25-100倍。利用光和氧氣連續(xù)地從樹脂材料中逐出模型，而非傳統(tǒng)的逐層打印，將其稱為“連續(xù)液界面生產(chǎn)工藝”。

　　CLIP技術(shù)打破了以往3D打印精度與速度不可兼得的困境。連續(xù)的照射過程，令打印速度不再受切片層數(shù)量的影響，而僅僅取決于紫外線照射時的聚合速度以及聚合的粘性，而切片層厚決定最終成品的表面精度。經(jīng)試驗驗證，在1微米的切片精度下，打印出了肉眼難以辨識的光滑表面。目前，CLIP技術(shù)原型3D打印機(jī)可打印50微米至25厘米的物體，前景不可限量。

　　Polyjet技術(shù)

　　ObjetGeometries公司于2000年推出了Polyjet技術(shù)，采用非接觸樹脂處理與噴水清除支持材料，其工作原理是以超薄層的狀態(tài)，將藝術(shù)感光聚合材料一層一層地噴射到構(gòu)建托盤上，每一層感光聚合材料在被噴射后立即用紫外線光照射凝固，可立即進(jìn)行搬運(yùn)與使用，無需事后凝固。

　　實際上，Polyjet技術(shù)的優(yōu)勢不在其打印速度，而是在于多種材料的混合噴射。打印質(zhì)量高，精密噴射與構(gòu)建材料性能可保證細(xì)節(jié)精細(xì)與薄壁。耗材上，采用非接觸樹脂載入/卸載，容易清除支持材料，容易更換噴射頭，更適合辦公室環(huán)境。此外，材料多種多樣，適用于不同形狀、機(jī)械性能和顏色的部件，所有類型的模型均使用相同的支持材料，因而能夠快速便捷地變換材料。

　　惠普多射流熔融3D打印技術(shù)

　　最后，我們再來說說惠普2014年末推出的Multi-JetFusion技術(shù)。該項技術(shù)的驚人之處在于，是以惠普現(xiàn)有的熱噴墨技術(shù)為基礎(chǔ)，將噴頭做成孔徑細(xì)小、密度極高的陣列，噴頭一次的單向運(yùn)動就可以完成一層噴射材料的覆蓋。

　　實際上，Multi-JetFusion技術(shù)旨在解決當(dāng)下3D打印技術(shù)所面臨的速度、精度、成本三大問題。其工作方式很有趣：先鋪一層粉末，然后噴射熔劑，與此同時噴射一種精細(xì)劑，確保打印對象邊緣的精細(xì)度。之后，再在上面施加一次熱源，這層就算大功告成，以此類推直到3D對象完成。

　　Multi-JetFusion技術(shù)的打印速度，將快于市場上任何3D打印技術(shù)10倍以上，而且兼顧精度和強(qiáng)度。為此，惠普提供了一組統(tǒng)計數(shù)據(jù)，使用他們的新多噴頭熔融技術(shù)批量生產(chǎn)1000個齒輪，只需3個小時，而使用高品質(zhì)的激光燒結(jié)設(shè)備，至少需要38小時。此外，其噴射系統(tǒng)每秒可噴出3.5億滴液滴，打印精度高達(dá)20微米。

選擇性激光燒結(jié)SLS

     談完HP的打印機(jī)，不得不說提一下他的前輩選擇性激光燒結(jié)SLS技術(shù)，國內(nèi)現(xiàn)在用的設(shè)備和材料最多的是高分子材料——PA尼龍，所以大家也經(jīng)常稱之為尼龍3d打印，該技術(shù)由于其采用激光作為能量源，加工過程中通過激光的高溫將粉末原材料融化后逐層疊加，所以其機(jī)械性能也是毋庸置疑的。

     不過相對HP設(shè)備采用的成型方式不同，尼龍3d打印加工前需要預(yù)熱，加工后需要冷卻來保證其高強(qiáng)度，防止翹曲變形的風(fēng)險出現(xiàn)，加工時間完全依托于擺放數(shù)據(jù)的數(shù)量以及擺放高度，從?，F(xiàn)科技多年操作經(jīng)驗來說，一般20cm以內(nèi)的高度，擺放數(shù)據(jù)200件，頭天下午3點預(yù)熱，6點正式開機(jī)，第二天上午9點上班后，生產(chǎn)人員即可進(jìn)行清理操作，既保證加工質(zhì)量，也滿足客戶對時效的高要求。