五大技术各有所长 3D打印后势看涨

3D打印制造技术起源于美国，早在1892年的美国专利中，就有一项是利用分层制造法组成立体地图，随着电脑、雷射、材料技术的发展，美国分别发明了光固化成型(SL)、叠层式制造(LOM)、选择性雷射烧结(SLS)、溶解挤裂成型(FDM)、与立体喷印(3DP)等5种经典积层技术，其制程、精度各有不同，使用者可依本身应用，选择最适合的技术。

光固化成型

光固化成型(Stereo lithography Appearance；SL or SLA)，原理是利用紫外雷射固化对紫外线非常敏感的液态树脂材料(效能类似塑胶)予以成型，树脂槽中盛满液态光感树脂，在电脑控制下，经过聚焦的紫外雷射光束按照零件各分层的截面信息，对液态树脂表面进行逐点逐线扫描，被扫描区域的树脂产生光聚合反应瞬间固化，形成零件的薄层，当一层固化后，再移到下一层，液体树脂自动再以固化的零件表面覆盖一个工作层厚的液体树脂，紧接着再进行下一层扫描固化，新的固化层与前面已固化层黏合为一体，如此反覆直到整个物件制作完毕。

光固化成型的优点是制件精度高、表面品质好，能制造特别精细的零件(如戒指模型、需完全密合的的上下手机盖等)，原材料使用率接近100%，且不产生环境污染，缺点则是常需要增加辅助结构，加工完需去除，主要应用于航太、工业制造、生物医学、大众消费、艺术等领域的精密复杂结构零件的快速制造，精度可达±0.05mm，较机具加工略低，但接近传统模具的制程品质。

叠层式制造

叠层式制造也称为薄材叠层制造，此技术是利用雷射或刀具切割薄层纸、塑胶薄膜、金属薄板或陶瓷薄片等片材，透过热压或其他形式层层黏接，重叠获得3D实体零件，其制程事先由电脑控制雷射或刀具，按零件当层轮廓切割薄层材料，非零件区域则切割成许多小方块，便于后续去除，接着再以热压或其他形式，将当层材料与下方已加工部分黏合在一起，在每层切割和黏合完成后，工作环境下降一定高度(通常为材料厚度，0.1？0.2mm)，传送机构将未加工薄层材料送进工作环境上，重复切割、黏合、送材，直到制件完成为止，最后再将完成的制件卸下，去除非零件区域的材料，但此时表面较粗糙，需要透过打磨或喷漆等候处理工序。

叠层式制造仅切割内外轮廓，内部无须加工，成型速率高，使用小功率CO2雷射或低成本刀具，价格低且使用寿命长，造型材料一般用涂有热溶胶及增加剂的纸张低，成本低，成型过程中不会收缩或翘曲变形，无须支撑等辅助制程，其缺点是材料种类少，纸张等材料的应用用途受限，制作效能不高。

由于此类制程的主要成型为纸质材料，仅有少数用塑胶薄膜、金属和陶瓷片，多用于新产品外型验证，或结合涂层等制程制作快速模具，这类纸质模具的效能接近木模，表面处理后可直接用于砂型铸造，精度可达0.1mm，低于一般机加工和模具制程，接近精密铸造水准。

选择性雷射烧结

选择性雷射烧结是利用高功率雷射光束的热效应，使粉末材料软化或融化，黏接成型一系列薄层，并逐层重叠获得3D实体零件，其制作方式是先在工作环境上铺一层粉末材料，高能雷射光束在电脑控制下，根据制件各层截面的CAD数据，有选择的对粉末层进行扫描，被扫描区的粉末材料由于烧结或融化黏接在一起，而未被扫描的区域粉末仍呈松散状，可重复利用，一层加工完成后，工作环境下降一个层厚高度，再进行下依从扑粉和扫描，新加工层与前一层黏结为一体重复上述过程直到整物件加工完成，最后将初始成型件从工作缸中取出，进行最后处理(如清粉和打磨)即可，如需进一步加强零件强度，可采取后烧结或浸渗树脂等强化制程。

此一技术的特点是成型料广泛，包含高分子、金属、陶瓷、砂等多种粉末材料，材料使用率高，粉末可重复利用，成型过程中无须特别增加支撑等辅助结构，最大的缺点则是无法直接成型高性能金属和陶瓷零件，大尺寸零件成型时，容易产生翘曲变形，精度较难控制，不过由于成型材料多样性，使选择性雷射烧结制程可成型不同特性、满足不同用途的多型态零件，例如成型塑胶手机外壳，可用于结构验证和功能测试，也可直接作为零件使用，制作复杂铸造用熔模或砂型、其精度可达±0.2mm，较机具加工和模具低，与精密铸造制程相当。

熔融挤制成型

熔融挤制成型又称为熔丝成型制造，此一制程是利用电加法等热源溶化丝状材料，由三轴控制系统移动熔丝材料，逐层堆积成3D实体，材料(通常为低熔点塑胶如ABS)先制成丝状，透过送丝机构送进喷头，在喷头内加热溶化，喷头在电脑控制下沿零件截面轮廓和填充轨迹，将溶化的材料挤出，材料挤出后迅速固化，并与周围材料结合，透过层层堆积成型，最后完成零件制造，初始零件表面较为粗糙，需配合后续抛光等处理。

熔融挤制成型的特点是成型丝状塑胶可将零件内壁作成网状结构，也可作成实体结构，当零件内壁为网格结构时，可以节省大量材料，由于原材料为ABS之类的塑胶，密度相当小，同等材料可制作较大体积的模型，其零件强度高，可作为功能零件使用，无须雷射器等贵重零部件，系统成本低，最大不足是成型材料种类少，且精度略低。

此一制程技术由于成型的ABS等塑胶零件具有较高强度，在产品设计、测试与评估等方面有广泛应用，有关汽车、工艺品、仿古、建筑、医学、动漫公仔、教学等领域也都适用，其精度约为0.2mm。

立体喷印

立体喷印是利用微滴喷射技术的积层制造方法，过程类似打印机，其制程是透过电脑控制的喷头，按照目前分层截面的信息，在事先铺好的一层粉末上材料上，有选择的喷射黏结剂，使部分粉末黏结，形成一层截面薄层，一层完型后，工作环境再下降一个层厚，进行下层铺粉，继而选区喷射黏结剂，成型薄层并与已成型零件黏为一体，不断重复，直到制件完成，立体喷印的另一种制程，则是利用喷头喷印成型材料，主要是光感树脂，利用紫外灯照射使其固化，与光固化制程相比，此技术无须高能量紫外雷射，成本更低且效率更高。

立体喷印可成型彩色零件，在喷印黏结剂时，可成型多种型态材料，直接喷印光感树脂可成型高性能塑胶零件，系统无须雷射器等高成本零部件，成型环境无真空等严格条件，系统成本低，缺点是喷印黏结剂时，制件的精密度不高，需要后烧结、液相渗透等后处理，喷印光感树脂时成型料种类少，另外就是喷容易堵塞，需要定期维护，此一制程主要应用于制造业、医学、建筑等领域，用来做为产品设计圆形验证与制程模型的快速制造，彩色模型相较于其他积层制造，产品更为丰富，另外也被大量应用于教学，其精度视喷头喷印精度决定，一般约为0.2mm。