图解3D打印技术与3D打印材料

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对于新手来说，3D打印技术似乎有点让人眼花缭乱，这么多的不同技术，这么多的材料，很难找到该从哪里着手入门。为此，谷歌公司的前3D设计实验室负责人Noah Fram-Schwartz就帮我们捋了一下这中间的脉络，制作了一张相当有用的图表，里面包括了3D打印（或者增材制造）领域中最常见的材料，主要的技术以及与该技术相关的主要厂商等（主要是工业级厂商）。
“解释清楚不同类型的增材制造（AM）工艺是很困难的，因为不同技术之间使用的材料和硬件往往是重叠的。”Fram-Schwartz说：“所以我制作了这张图，使得这些看似复杂的相关关系在初涉该领域的人眼里能够一目了然。”

要熟悉各种增材制造工艺，最重要的是先了解不同技术中使用的材料。Fram-Schwartz的图表将其分解成三大类：液体、粉末和板材。这里的液体包括了熔化的塑料、玻璃或金属等。固体塑料树脂是在3D打印工艺中最便宜、最常见的材料。一般来说固体塑料会以颗粒或者线材的形态被送入3D打印机，通过高温熔融，然后以液态的形式逐层挤出沉积。一旦液体被沉积到打印平台，它必须被快速固化或硬化，这样下一层才能堆积在它上面。

此外，在3D打印中使用的另一类塑料一般是液态的光敏聚合物。这种材料顾名思义就是当暴露在紫外线中时会改变其结构和形态，简单地说就是会被特定的光线照射后硬化。取决于光聚合物类型的区别，可以使用的不同光照射方法包括：立体光刻（SLA）、数字光投影（DLP）或多射流成型（MJM）等。不过Fram-Schwartz指出，这些材料由于其感光的特性很容易受到热和光的影响，因此它们通常不会被用于制造最终的产品或者零部件。

粉末材料主要在金属增材制造供使用。一般的工艺原理是用激光或者电子束高温熔化粉末材料，或者使用液体粘合剂将其粘接在一起。涉及的3D打印技术包括电子束熔融（EBM）、选择性激光烧结（SLS）、直接金属激光烧结（DMLS）和粘合剂喷射（BJ）。

最后，还有一种被称为片材层压的增材制造技术。这种技术涉及到逐层铺设成张的纸或者金属片材，然后以粘合剂（纸）或者焊接（金属）的方式粘结在一起。使用片材层压的焊接金属的工艺被称为超声波增材制造（UAM），而使用纸张的则被称为分层实体制造（LOM）。

不过，Fram-Schwartz指出，每种3D打印技术都有其局限性。除了MJM、FDM和LMD（激光金属沉积）技术之外，大多数3D打印对象都只能由一种材料形成。还有一些技术，如SLA、DLP、EBM和DMLS，还需要支撑材料以保证其在打印过程中不会变形或者塌缩。