四种激光快速成型3D打印技术的原理及特点

　　3D打印技术，是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造或增材制造技术，以前称为快速成型(RapidPrototyping，简称RP)技术。

　　1.DLP工艺

　　一、DLP工艺的原理

　　数字光处理(Digital Light Processing，DLP)是近年出现的3D打印技术，与SLA的成型技术有着异曲同工之妙，它是SLA的变种形式。在加工产品时，利用数字微镜元件 将产品截面图形投影到液体光明树脂表面，使照射的树脂逐层进行光固化。DLP 3D打印由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化，速度比同类型的SLA速度更快。这项技术非常适合高分辨率成型，代表是德国的Envisiontec公 司。

　　SLA工艺主要是将特定强度的激光聚焦到3D打印材料的表面，使其凝固成型。SLA成型主要是点到线、线到面逐渐成型的过程。与SLA不同，DLP技术主要利用DLP投影，投影过程中将整个面的激光聚焦到3D打印材料表面。所以DLP技术的机型打印速度更快。

深圳3D打印服务公司-光速三维主要采用SLA光固化3D打印设备

　　二、DLP工艺的优势、劣势

　　1)产品性能与SLA工艺相近，成型速度更块。

　　2)受数字光镜分辨率限制，只能打印尺寸较小产品。

　　DLP工艺在珠宝首饰领域的蜡模打印已有较长历史，应用比较成熟。随着数字光镜分辨率的提高，其在工业、文创等领域的应用将快速普及。

　　2.LOM工艺

　　分层实体成型法(Laminated Object Manufacturing，LOM)也是出现较早的3D打印技术之一，由Helisys公司(现在的Cubic Technologies)发明。

　　LOM法以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料，采用二氧化碳激光器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 胶的纸片材用激光切割出工件的内外轮廓，同时交叉切割非零件区域以便于废料的去除。切割完一层后，送料机构将新的一层纸片材叠加上去，工作台带动已成形的 工件下降(通常材料厚度为0.1-0.2mm)，与带状片材(料带)分离;供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动，使新层移到加工区域;工作台上升到 加工平面;铺纸滚轮进行热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚;再在新层上切割截面轮廓，最终完成零件加工。

　　由于原材料易于获取，LOM工艺成本较低。加工过程不涉及化学反应，适合制作大尺寸产品。但由于传统的LOM成型工艺CO2激光器成本高、原材料种类过少、纸张的强度偏弱且容易受潮等原因，现已经逐渐退出3D打印的历史舞台。

　　3.SLM工艺

　　一、SLM工艺的原理

　　SLM是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。SLM与SLS制件过程非常相似，这里不再赘述。但 是，SLM工艺一般需要添加支撑结构，其主要作用体现在：1)承接下一层未成型粉末层，防止激光扫描到过厚的金属粉末层，发生塌陷;2)由于成型过程中粉 末受热熔化冷却后，内部存在收缩应力，导致零件发生翘曲等，支撑结构连接已成型部分与未成形部分，可有效抑制这种收缩，能使成型件保持应力平衡。                                    　　

　　二、SLM工艺的优势、劣势

　　1)SLM工艺加工标准金属的致密度超过99%，良好的力学性能与传统工艺相当。

　　2)可加工材料种类持续增加，所加工零件可后期焊接。

　　3)价格昂贵，速度偏低。

　　4)精度和表面质量有限，可通过后期加工提高。

　　三、SLM工艺应用范围

　　1)加工标准金属的外观、装配、功能原型。

　　2)支撑零件，如夹具、固定装置等。

　　3)小批量零件生产。

　　4)注射模具。

　　4.SLS工艺

　　一、SLS工艺的原理

　　选择性激光烧结成型法的原理如下图所示：1)粉末颗粒存储在左侧的供料仓内，打印时供粉仓升降平台向上升起，将高于打印平面的粉末通过铺 粉滚筒推压至打印仓的打印平板上，形成一个很薄且平面的粉层;2)此时激光束扫描系统，会依据切片的二维CAD路径在粉层上进行选择性扫描，被扫描到的粉 末颗粒会由于激光焦点的高温而烧结在一起，而生成具有一定厚度的实体薄片，未扫描的区域仍然保持原来的松散粉末状;3)一层烧结完成后，打印平台根据切片 高度下降，水平滚筒再次将粉末铺平，然后再开始新一层的烧结，此时层与层之间也同时烧结在一起;4)如此反复，直至烧结完所有层面。移除并回收未被烧结的 粉末，即可取出打印好的实体模型

　　二、SLS工艺的优势、劣势

　　与其它3D打印方法相比，SLS工艺的优点非常明显：

　　1)成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以 作为SLS的成型材料;

　　2)可以打印任何复杂结构，包括镂空结构，空心结构等。过程与零件复杂程度无关，制件的强度高;

　　3)材料利用率高，未烧结的粉末可 重复使用，材料浪费少;

　　4)无须支撑结构，松散粉末起到支撑作用，降低打印前期模型处理难度;

　　5)SLS工艺可加工具有良好力学性能的标准塑料;

　　6)可加 工材料种类持续增加，在小批量生产中价格优势明显。

　　与相应的注塑件相比，SLS工艺产品的性能并不完全一致，尤其是产品表面较为粗糙。SLS工艺几乎可以应用于各行各业中，不仅是在研发设计阶段的概念验证，同样适用于功能性手板的制作，终端零部件的生产，以及直接或间接地利用于各种快速铸造。目前该工艺在航空航天、家用电子、汽车制作、医疗辅助、工艺美术和灯饰等领域均有很广泛的应用。