增材制造3D打印技术分类

本部分帮助用户了解主流的增材制造技术并且详细介绍目前工业应用广泛的3D打印方法。

目录

• 前沿
• 光固化技术 (SLA, DLP, CDLP)
• 粉末熔化技术 (SLS, SLM/DMLS, EBM,MJF)
• 熔融挤压技术(FDM)
• 材料喷射技术(MJ,NPI,DOD)
• 粘结喷射技术
• 直接能量沉积技术(LENS,EBAM)
  

前沿

为特定的设计选择最佳的增材制造方法往往非常困难，因为不同种类的打印方法和材料可能都适合于打印，但是每一种方法所能呈现的打印精度、表面光洁度以及所需的后处理却有很大不同。

本部分将对每种打印技术进行分类并分别解释各技术之间的区别，采用相同材料和成型原理的成型方法将被归于一类。

1.光固化技术

光敏树脂在特定波段的光照射下会发生化学反应变成固体，即光聚合作用，根据该现象实现固体层叠制造的方法出现了多种增材制造技术。

1.1SLA技术
立体光刻技术（SLA）将建造平台沉浸在装满树脂的半透明槽中，当建造平台恰好被树脂淹没时，激光器扫描图形界面实现树脂固化，当该层树脂被激光扫描结束并固化之后，建造平台下降一个高度使液体树脂覆盖在建造物体上面，通过逐层重复该步骤，零件被打印出来。通常打印完成之后会采用紫外灯照射来提高零件的机械性能。

1.2DLP技术
DLP技术跟SLA技术的打印方法几乎相同，主要区别在于DLP采用投影仪曝光整层树脂。由于投影仪是数字屏幕，每层的图像由正方形的像素组成，导致每一层由小矩形拼接而成。DLP技术无需像SLA技术那样通过激光诸点扫描成型，因此相比SLA技术打印速度更快。

1.3CDLP技术
连续光固化技术与DLP技术制造零件的方式相同，然而它依赖于建造平台在Z轴的连续运动，这使得打印机在工作过程中无需停止用于铺平树脂。

1.4光固化技术应用
光固化技术的优点在于能够打印精细细节的零件，并且表面质量优异，因此该技术是珠宝首饰、熔模铸造、牙科和医疗应用的理想选择，材料的改进还可以用于制作注塑模具。该技术的局限性主要是打印尺寸有限以及打印强度不够。

技术	主要厂家	材料
SLA	Formlabs, 3D Systems, DWS	普通、高强、柔性、透明及铸造树脂
DLP	B9 Creator, MoonRay	普通和铸造树脂
CDLP	Carbon3D, EnvisionTEC	普通、高强、柔性、透明及铸造树脂

2.粉末熔化技术

粉末熔化技术利用热源诱导粉末在规定的区域熔化和凝固，从而实现层叠制造。多数粉末熔化设备都有粉末平移机构，因为零件的制造部分被填埋在粉末中，且粉末熔化技术之间的区别在于热源（激光波长与光斑尺寸）以及粉末材料的不同（塑料或金属）。
技术：

2.1SLS技术
选区激光烧结（SLS）采用激光烧结每一层的粉末材料，每烧结一层，构建平台下降一个高度，新的粉末被铺在表面，激光扫描零件的横截面，不断重复实现立体制造。最终零件加工完成之后被粉末包裹在里面，需要将其移除粉层并清理干净（通常采用压缩气体）。在工业上，SLS通常指的是烧结尼龙或者陶瓷。

2.2SLM/DMLS技术
选区激光熔化（SLM）和直接金属烧结技术（DMLS）与SLS制造零件的方式相同，主要区别在于这两种技术用于生产金属部件。SLM技术用来制造纯金属，DMLS用于打印合金零件。不同于SLS技术的是，这两种技术通常需要添加支撑用来抵抗制造过程中的残余应力以防止变形失真。DMLS技术是最成熟的金属原型制造工艺，安装条件容易达到。

2.3EBM技术
与其他粉末熔化技术相比，电子束熔化技术（EBM）采用高能电子束来熔化金属粉末而非激光，聚焦电子束在粉末床表面的特定区域扫描实现局部熔化和凝固实现打印。电子束熔化技术在打印件内部产生的残余应力较少，因此引起的变形和所需的支撑结构也较少。虽然EBM技术使用的能量较少，但是比SLS打印效率更高，其最小特征尺寸、粉末粒径、层厚以及表面光洁度都要更大些。EBM技术必须在真空环境下工作，其材料必须具有导电性。

2.4MJF技术
多射流熔融技术与其他粉末熔化技术类似，不过该技术增加了一个额外的步骤，即喷射一种用于细节处理的材料。首先铺设粉末，然后沿图形截面喷射溶剂，同时在细节部位喷射精细剂，内部粉末融合在一起，最后成型区域施加热源固化。精细剂降低了零件边沿的融合强度，可以保持零件锐利或者平滑的表面特征。以上步骤不断重复直至零件制造完成。

应用

粉末熔化技术为制作具有复杂结构的零件提供了便利，尤其是有的技术不需要添加支撑。所制作的零件往往具有很高的强度和刚度，并且有较多的后处理方法，使得该技术可以用于制作终端零件。粉末熔化技术的主要不足在于其表面质量（如表面粗糙度和孔隙）、收缩变形、粉末清理以及后处理方面。

技术	主要公司	材料
SLS	EOS, Stratasys	尼龙，铝/尼龙，碳纤维尼龙，热塑性塑料，弹性尼龙
SLM/DMLS	EOS, 3D Systems, Sinterit	铝合金、钛合金、不锈钢、镍基合金、钴铬合金
EBM	Arcam	钛合金，钴铬合金
Multi Jet Fusion	HP	尼龙