11项3D打印技术原理解析

3D打印发展至今，从发烧友的小众兴趣扩大到各种3D打印公司建立，3D打印技术已经逐渐渗到各行各业，位置显得尤为重要。为了满足不同需求，各种3D打印技术相继被开发出来。今天就为大家总结和简单介绍下现有的3D打印技术。

为了配合各个领域的不同需求，越来越多的材料被研发至3D打印产业使用，相应的打印技术越来越多，以下先用一张表格进行梳理，然后为大家介绍部分主流技术。

1． 熔融沉积式（FDM）

利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在PLC控制下逐层堆积成型。成型材料和支撑材料由供丝机构送至各自对应的喷头，并在喷头中加热至熔融态。加热喷头在控制系统指令下沿着零件截面轮廓和内部轨迹运动，同时将半流动状态的热熔材料挤出，粘稠状的成型材料和支撑材料被选择性地涂覆在工作台上，迅速固化后形成截面轮廓。当前层成型后，喷头上升到特定高度再进行下一层涂覆，层层堆积形成三维产品。

可使用材料：热塑性塑料、共晶系统金属、可食用材料。

2． 电子束自由成型制造（EBF）

在真空环境中，高能量密度的电子束轰击金属表面形成熔池，金属丝材通过送丝装置送入熔池并熔化，同时熔池按照预先规划的路径运动，金属材料逐层凝固堆积，形成致密的冶金结合，直至制造出金属零件或毛坯。

可使用材料：几乎任何合金。

3． 选择性激光熔化成型（SLM）

利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。为了完全熔化金属粉末，要求激光能量密度超过106W／Cm2．目前SLM技术的激光器主要有Nd－YAG激光器、Co2激光器、光纤激光器。这些激光器产生的激光波长分别为1064nm、10640nm、1090nm。金属粉末对1064nm等较短波长激光的吸收率比较高，而对10640nm等较长波长激光的吸收率较低。因此在成型金属零件过程中具有较短波长激光器的激光能量利用率高，而采用较长波长的Co2激光器，其激光能量利用率低。在高激光能量密度作用下，金属粉末完全熔化，经散热冷却后可实现与固体金属冶金焊合成型。

可使用材料：钛合金、钴铬合金、不锈钢、铝

4． 选择性激光烧结成型（SLS）／激光直接烧结技术（DMLS）

使用高功率激光器将塑料、金属、陶瓷等小颗粒熔合成具有所需三维形状的块。激光通过扫描由粉末床表面上的部件的3－D数字描述产生的横截面来选择性地熔化粉末材料。扫描每个横截面后，将粉末床降低一层厚度，在顶部施加新的材料层，并重复该过程直到部件完成。

激光直接烧结技术（DMLS）和SLS是相同概念的实例，只是技术细节不同。

可使用材料：热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末等。

5． 电子束熔化成型（EBM）

在高真空条件下，阴极由于高压电场的作用被加热而发射出电子，电子汇集成束，电子束在加速电压的作用下，以极高的速度向阳极运动，穿过阳极后，在聚焦线圈和偏转线圈的作用下，准确地轰击到结晶器内的底锭和物料上，使底锭被熔化形成熔池，物料也不断地被熔化滴落到熔池内，从而实现熔炼过程。

可使用材料：钛合金

6． 选择性热烧结（SHS）

在CAD软件设计的三维模型。当按下＂打印＂按钮，打印机蔓延在整个构建室一层薄薄的塑料粉末。感热式打印头开始来回移动，从打印头的热熔融到塑料粉末层中的每个横截面。再次打印机，塑料粉末准备新的打印层，一直循环。

可使用材料：热塑性粉末

7． 分层实体制造（LOM）

激光切割系统按照 计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割。这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。

可使用材料：纸、金属膜、塑料薄膜

8． 立体平板印刷（SLA）

打印时，将树脂材料倒进树脂槽中，平台下降至料槽中，激光发射器会根据切片层的形状通过激光振镜对料槽中的树脂进行轮廓扫描固化，一层一层上升，得到精细的三维立体模型。

可使用材料：光敏树脂

9． 数字光处理（DLP）

具体来说就是先把影像信号经过数字处理，然后再把光投影出来。它是基于TI（美国德州仪器）公司开发的数字微镜元件——DMD（Digital Micromirror Device）来完成可视数字信息显示的技术。说得具体点，就是DLP投影技术应用了数字微镜晶片来作为主要关键处理元件以实现数字光学处理过程。

可使用材料：光敏树脂

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3D打印正被各行各业广泛使用，小到模具珠宝、医疗、工业设计，大到生物科技、军事、航空航天，都可以看到3D打印的影子。可以说3D打印在很大程度上对传统制造业产生了影响及颠覆，是科技化时代的产物。

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