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常見的3種光固化3D打印技術對比

2020-12-11

光固化成型是最早的3D打印成型技術，也是目前較為成熟的3D打印技術。該技術的基本原理是利用材料的累加成型，將一個立體的目標零件的形狀分為若干個平面層，以一定波長的光束掃描液態光敏樹脂，使每層液態光敏樹脂被掃描到的部分固化成型，而未被光束照射的地方仍為液態，最終各個層面累積成所需的目標零件，材料利用率可接近100%。

最近光固化3D打印機發展得非常不錯，因為打印精度高，可以達到微米級，所以主流3D打印機廠商都推出了相關機型。

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不過相信很多細心的小伙伴已經發現了，其實光固化3d打印機并不是只有一種，目前市面上常見就有3種，主要包括SLA光固化3D打印機、DLP光固化3D打印機和LCD光固化3D打印機。那么，這3種光固化3D打印機有什么區別呢？我們一起來看看。

一、SLA光固化3D打印機

SLA技術是第一代光固化主流技術，它在國內有多種翻譯叫法，如立體光刻、立體印刷、光造型等等。SLA成型技術不僅世界上最早出現并實現商品化的一種快速成形技術，也是研究最深入、應用最廣泛的快速成形技術之一。

SLA成型技術的基本原理，就是主要通過利用紫外激光（355nm或405nm）為光源，并用振鏡系統來控制激光光斑掃描，激光束在液態樹脂表面勾畫出物體的第一層形狀，然后制作平臺下降一定的距離（0.05-0.025mm之間），再讓固化層浸入液態樹脂中，如此反復，最終完成實體打印。

二、DLP光固化3D打印機

數字光處理（Digital Light Processing，縮寫：DLP）是在SLA技術出現的十余年后才出現的，該技術也是業界公認的第二代光固化成型技術，距今也有20多年的發展歷史了。DLP技術最早是由德州儀器開發出來的，主要是通過投影儀來逐層固化光敏聚合物液體，從而創建出3D打印對象的一種快速成型技術。

這種成型技術首先利用切片軟件把模型切薄片，投影機播放幻燈片，每一層圖像在樹脂層很薄的區域產生光聚合反應固化，形成零件的一個薄層，然后成型臺移動一層，投影機繼續播放下一張幻燈片，繼續加工下一層，如此循環，直達打印結束，所以不但成型精度高，而且打印速度也非常快。

三、LCD光固化3D打印機

上面就基于SLA與DLP這兩種成型技術的3d打印機說了很多，現在我們來聊聊一種新型光固化產品LCD光固化3D打印機。

LCD光固化成型技術其實是2013年才剛剛出現的，發明人還是我國的一位技術大牛，不過這不是重點。重點是這種技術是開源的，而且核心零部件也非常便宜。

我們先來說說他成型原理。其實與DLP成型技術相比，最簡單的理解，就是DLP技術的光源用LCD來代替，其他基本差不多。LCD液晶板成像原理，利用光學投射穿過紅綠藍三原色濾鏡過濾掉紅外線和紫外線（紅外線和紫外線對LCD 片有一定的損害作用）后，再將三原色投射穿過三片液晶板上，合成投影成像。

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不過，由于該成型技術需要使用大功率紫外光照射，并利用透過的極少量紫外光進行固化成型。而LCD液晶屏本身就是怕紫外線的，被照射后會快速老化，同時該核心部件除了要經受耐熱和高溫散熱的考驗外，還要承受幾十瓦405LED燈珠的數小時高強度烘烤，因此使用壽命非常短。若經常使用的話，其核心部件LCD屏往往在一到兩個月就會被損壞。

四、三種打印技術對比

今天，我們來介紹和對比下更常見的這三種技術，SLA，DLP，LCD技術。

成型速度：DLP>LCD>SLA

打印精度：DLP>SLA>LCD>FDM

打印尺寸范圍：SLA>DLP>LCD

材料范圍：(DLP≈LCD)>SLA

主要部件使用壽命：DLP≈SLA>LCD

機器價格：SLA>DLP>LCD

耗材價格：SLA≈DLP≈LCD

適用范圍：

SLA: 手機、收音機、對講機、鼠標等較精細的零件、玩具、電子工業機殼、家電外殼或模型、摩托車、汽車配件或模型、醫療器材等；

DLP: 小型精密零部件、牙模假牙齦導板等齒科、珠寶首飾、研發試驗、手辦模型、醫療器械

LCD: 個人創客、娛樂。較小尺寸模型

五、SLA與DLP兩種成型技術的區別

SLA和DLP使用的耗材都是光固化樹脂，并且兩種成型技術原理非常類似，因此業界在研究3d打印成型技術時，往往喜歡將這兩種技術當成同類技術看待，但二者在很多方面其實仍然有差異的。

1.機械結構。DLP用的是投影儀的數字光源，而SLA用的是紫外線激光光源。

2.成型速度。由于DLP的工作原理是利用數字微鏡元件將產品截面圖形投影到液體光敏樹脂表面，使照射的樹脂逐層進行光固化，所以打印速度非常快；而SLA則是使用激光束在液態樹脂表面勾畫出物體，由點到線，再由線到面形成實體模型，因些工作效率要遠低于前者。

3.打印精度。理論上說，二者的精度均能達到微米級的打印精度，DLP可達到的最小光斑尺寸±50微米，而SLA可達到的最小光斑尺寸±100微米。由于SLA激光器功率高從而容易導致成型光斑誤差大，另外微米級精度對于SLA的主要部件激光器以及振鏡的要求很高，一般國內振晶很難達到要求，要達到微米級成本就會大幅度增加。而相比來說，DLP就比較容易達到微米級。綜上，DLP的打印精度高于SLA。

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