FDM,SLA,3DP,SLS 3D打印机技术简介及优缺点

目前市面上有十几种3D打印技术，而应用较广泛的3D打印技术主要有4种，分别是熔融沉积快速成型（FDM）、光固化成型（SLA）、三维粉末粘结（3DP）、选择性激光烧结（SLS）。

熔融沉积快速成型（FDM）

3D打印月球灯

FDM技术是一种将热熔性材料加热融化后，通过喷头的喷嘴喷出，沉积在打印平台上或前一层材料上，材料喷出后温度降低，低于固化温度后迅速固化，与周围材料凝结，层一层堆叠形成立体模型。FDM工艺在1988年由一位美国工程师斯科特·克伦普研制，一直发展至今，是目前世界范围内应用泛的3D打印技术之一。相比其他几种主流技术，FDM技术有以下优点。

1. 设计简单

2. 机械结构简单

3. 制造成本、维护成本以及材料成本也较低，在桌面级3D打印机中使用的最多。

FDM技术的不足：

1.耗材影响：桌面级3D打印机一般使用ABS或PLA为打印材料。使用ABS材料打印时应注意通风，ABS材料在高温融化后会散发出有毒气体，ABS材料强度高，但有一定的收缩性，影响打印成品的精确度；PLA材料是生物降解塑料，加热融化后无气味，安全而且环保，成品的变形较小，在桌面级的3D打印机里使用率比ABS材料要高。

2.成型效果不稳定：因为其机械结构简单，在精确度、出料形态以及成型效果方面难以控制，而且成型效果还受到温度的影响，导致FDM技术不够稳定，所以在对成品精度要求高及对表面光洁度要求高的行业和领域较少采用FDM技术。

光固化成型技术（SLA）

威布三维SLA光固化3D打印机

光固化成型SLA技术使用的材料主要为光敏树脂，通过激光束逐点照射液态的光敏树脂，使之逐层固化，最后形成一个立体的模型。SLA技术室被提出并发展应用的快速成型技术，时至今日，经过20多年的发展，已经是目前研究最深入，技术，在世界范围内应用泛的快速成型技术之一。

SLA技术具有以下优点

1.成型速度快

2.表面光洁

3.具有柔韧性

4.材料利用率高

5.精度高：目前可达16微米，在对制品精度要求比较严格的行业和领域内使用广泛

缺点：

1. 光敏树脂有一定的毒性

2. 成型的成品强度较低：多数被应用在产品研发阶段和制作原型等方面

3. 成本较高，与FDM的3D打印机相比，SLA技术的3D打印机在设备成本、维护成本以及材料成本都要远高于FDM技术的3D打印机，多数应用在专业级的3D打印机中。采用SLA技术的桌面级3D打印机已经面市，价格与的FDM桌面打印机相近。相信随着3D打印技术和科学的发展，SLA技术的桌面级3D打印机不管是设备成本还是材料成本，都会大大降低。

三维粉末粘结技术（3DP）

三维粉末粘结3DP使用的原料是陶瓷粉末、金属粉末和塑料粉末等粉末状材料。3DP技术的原理是先在工作平台上铺一层粉末，再通过喷嘴喷出的粘合剂黏结区域的粉末材料，形成一个打印模型的截面，不停重复送粉、喷粉、喷粘合剂以及黏结的过程，逐层叠加，最后形成一个完整的模型。没有被喷到粘合剂的粉末，在成型过程中起到支撑的作用，打印完成后，粉末很容易被清楚。 

3DP技术有以下优点，

1. 成型速度快，使用粉末材料价格便宜。

2. 打印无需设置支撑，很适合打印内部具有复杂结构的模型或零件

3. 实现多颜色打印，在黏合剂加入颜料可以打印出具有丰富色彩的模型，这一点是目前其他3D打印技术无法实现。 

缺点：

1.成型的模型强度较低，需要后期处理增加强度

2.表面光洁度不够，欠缺精确度

3.该技术的3D打印机设备制造技术比较复杂，成本较高，目前主要应用在专业领域

选择性激光烧结（SLS）

选择性激光烧结SLS技术能够使用多种粉末材料，主要使用的材料是金属粉末、尼龙、聚碳酸酯、工程塑料和聚苯乙烯等。技术原理与3DP技术不同，SLS技术通过激光照射来烧结粉末材料，并以逐层堆叠的方式形成一个完成的实体。

SLS的工艺流程为：在铺一层粉末后，将材料加热到接近熔点，再使激光按该层截面的轮廓进行扫描，使粉末材料温度达到熔点，然后烧结，并与前一层截面黏结堆叠，重复铺粉、激光照射以及烧结的过程，直到形成一个完整的模型。成型过程未被烧结融化的粉末材料会起到支撑作用，模型完成后，粉末也很容易清楚。该工艺在1989年，由美国得克萨斯大学分校的迪卡研制成功，经过3年的发展，在1992年出现SLS技术商业成型机。

SLS技术的优点：

1. 能使用很多种类的材料

2. 无需设计支撑：减少了支撑对表面光洁度的影响，适合打印内部结构复杂的零件或模型

3. 利用率高：因为无需支撑，与其他几种快速成型相比，速度较快，且材料利用率。

4. 精度比大部分3D打印技术要高，当粉末粒径为0.1mm以下时，成型后的原型精度可达正负1%

5. 强度较高、应用领域广

缺点：1.烧结物体表面粗糙：由于材料是粉末，通过激光烧结后在逐层黏结，所以表面光洁度不够，需要进行后期处理

2.使用高分子材料会有异味产生

3.成本高：使用的是大功率激光器，导致设备成本较高，同时辅助技术复杂，造成维护成本高，虽然使用的粉末材料价格较为便宜，但整套设备的成本很高，所以桌面级的3D打印机里，应用SLS技术的比较少，通常应用在专业级的制造领域中

SLS技术作为最古老的的3D打印技术之一，经过多年的发展，目前已经有桌面级SLS技术的3D打印机出现，但与其他技术的3D打印机相比，价格还是高出好几倍，相信在未来的几年内，会出现低成本高质量的SLS技术的桌面级3D打印机

除了以上几种3D打印技术外，还有挤出成型、粒状物料成型、光聚合成型、层压型等多种类型的3D打印技术。从目前各种3D技术的使用率来看，最主流的是FDM和SLS技术，而当前只有SLS技术能真正地制作精密金属零件。由于3D打印技术近年来发展迅猛，未来将由哪项技术占据主导地位还有许多未知因素，但毫无疑问的是3D打印将会越来越普及，使用会更加方便。当其实用性和使用的便捷性都能让人们普遍接受的时候，3D技术将成为打开第三次工业革命的钥匙，届时将会改变人们的生活。

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