d打印技术之sla立体光固化成型法

SLA 、DLP、FDM三种成型技术的特点?SLA 、DLP、FDM这三种都是3D打印机常用到的三种技术。

FDM：全称叫“熔融沉积”技术，基本原理是通过加热装置将ABS、PLA等丝材加热融化，然后通过挤出头像挤牙膏一样挤出来，一层一层堆积上去，最后成形。

大家如果见过春蚕吐丝，就清楚了（我估计90后多半没见过），类似的也是如此。

蚕体内含有绢丝蛋白质的绢丝液，蚕用嘴挤压吐出，一层一层环绕，这种液体凝固后就成了丝茧。

SLA：全称叫“立体光固化成型”，基本原理是激光束在液态树脂表面勾画出物体的第一层形状，然后制作平台下降一定的距离（0.05-0.025mm之间），再让固化层浸入液态树脂中，如此反复。

使用的树脂是光敏树脂，激光束照射后会形成固态。

DLP：全称叫“数字光投影”技术。

使用的耗材和SLA一样，都是光固化树脂。

那和SLA有什么区别呢？为什么叫数字光投影呢？其实在机械结构方面，DLP与SLA最大的不同在于，DLP用的是投影仪的数字光源（没用用过投影仪？买一个试试，哈哈），SLA用的是激光头。

正因为如此，DLP一扫就是一片，SLA成形只能靠一个激光点。

一些DLP机器还可以打多种材料，例如DLP200台面可以打印多种材料，树脂ABS亚克力。

打印尺寸：FDM > SLA ≈DLPFDM的机器，在架构上灵活多样，有XYZ框架结构的，有三角州结构的，有机械手臂的，因此成形尺寸可以做得很小，也可以做得很大；而而SLA和DLP在成形原理上的限制，暂时就无法做出大型的机器，SLA理论上和FDM一样可以做的无限大的尺寸，只不过速度会慢，SLA也是通过光轴移动来打印的。

而DLP呢？如果做大的话，会牺牲精度，而SLA和FDM不会。

3D打印机有XYZ三个轴来控制精度，Z轴是步进电机精度，就是咱们说的层厚，这个精度FDM、DLP、SLA没什么区别，因为买的都是市面上的步进电机，理论上最小可以到0.01MM。

差别主要是在X、Y轴精度上。

立体光固化成型原理立体光固化成型（stereolithography，SLA）是一种聚合物3D打印技术，其原理是利用紫外线光源固化液态光敏树脂。

SLA是最早的商业化3D打印技术之一，其能将百万级零件制造到数天内，是高精度、高速度的打印技术之一。

SLA的原理简单来说是，通过把一层液态光敏树脂放置在建造平台上，利用逐层递增的方法将树脂被照射到随后的固化过程中。

然后，创造出的骨架被下降到接触涂层树脂中一层，将继续过程，并固化到下一层，最终产生一个立体复制品。

这种方法可实现高精度的3D打印零件，具有高表面质量的特点，结构可以非常复杂，同时可以实现非常精细的内部结构。

具体来说，SLA技术由三个主要的组成部分组成：液态树脂材料、光源和建造平台。

液态树脂材料是整个打印过程中的主要材料，它是在紫外线光的作用下固化成固态的材料；光源通常是一个固定的紫外线激光器，其通过数字坐标机器（DCM）获取并控制光的属性和位置；建造平台则提供了一个打印区域，用于固定和移动树脂瓶，并用于建立3D零件的缩放、旋转和位置。

总体来说，SLA技术是一种高度精确的3D打印方法，其在行业中具有一定的优势。

它可以制造出非常复杂的结构，具有很高的表面质量和准确度，并可以在非常短的时间内生产出零件。

此外，SLA技术还可以打印出精细的内部结构，这通常是其他3D打印方法难以准确实现的。

SLA技术也存在一些缺点。

由于材料本身的限制，其打印出的零件通常比其他3D打印技术弱一些，经常需要进一步的处理和处理。

此外，SLA技术通常比其他3D打印技术更昂贵，需要更高的能源和更多的材料，因此成本也更高。

总之，SLA技术是一种高度精确的3D打印技术，可以用于制造复杂的结构和精细的内部结构。

它在许多不同的行业中得到了广泛应用，包括医疗、汽车、航空航天等等。

随着技术的不断发展，SLA技术已经变得越来越成熟和成熟，为行业中的很多领域带来了巨大的变革。

SLA（Stereo Lithography Apparatus）技术，即立体光固化成型法，是一种最早实现商品化的快速成形（Rapid Prototyping）技术。

SLA技术基于液态光敏树脂的光聚合原理，通过逐层固化光敏树脂来生成三维实体模型。

SLA技术的工作原理如下：
1. 设计：首先通过计算机辅助设计（CAD）软件设计出三维实体模型。

2. 切片处理：利用离散程序将模型进行切片处理，将三维模型分解成一系列二维层。

3. 生成数据：根据切片处理结果，生成精确控制激光扫描器和升降台运动的路径数据。

4. 激光扫描：激光光束通过振镜的反射，按照设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使特定区域内的树脂固化。

5. 升降台运动：在激光扫描的同时，升降台按照设定的速度和路径进行运动，使激光扫描的区域逐层叠加，形成三维工件。

6. 固化层叠加：当一层加工完毕后，升降台上升一定距离，再覆盖一层液态树脂，进行下一层的扫描和固化。

这样一层层叠加，最终形成三维工件。

7. 后处理：将生成好的三维工件从树脂中取出，进行后续的固化、抛光、电镀、喷漆或着色等处理，得到最终产品。

总之，SLA技术通过逐层扫描和固化光敏树脂，实现三维物体的快速成型。

作为一种成熟的光固化技术，SLA具有加工速度快、精度高、材料选择范围广等优点。

207中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.06 （上）3D 打印机的原理是将数据和原材料放入3D 打印机中，然后机器根据该程序制造产品。

光敏树脂选择性光固化是采用立体雕刻（Stereo Lithography Apparatus）原理工艺，并且也是最早，最成熟且使用最广泛的快速成型技术。

SLA 光固化3D 打印技术已进入所有领域，提高了打印精度，简化了复杂零件的制造，节省了产品开发周期，降低了人工成本。

目前，国内外制造商正在出现小收缩、快速固化并具有高强度的光敏材料，正是这些因素使SLA 光固化3D 打印机在我国越来越受欢迎。

本文以SLA 光固化3D 打印成型技术为研究对象，简述在教学过程中的体会。

1 SLA 光固化3D 打印成型技术SLA 光固化3D 打印主要以光敏树脂为原料，其基本理论是以光敏树脂快速固化为基础，光敏树脂在特定波长（250～400nm）的紫外线照射下，会发生聚合反应立并固化，从点到线依次固化，完成层截面绘制，然后层层重叠，完成3D 实体打印工作。

图1为SLA立体光固化工艺的原理。

图1 SLA 3D 光固化成型工艺原理图2 SLA 光固化3D 打印成型工艺2.1 前处理前处理的主要操作步骤包括CAD 模型、数据转换、确定摆放方位、施加支撑和切片分层等。

（1）CAD 三维模型。

3D 实体建模是CAD 模型所需的原始数据源的最佳表示，可以使用CAD 软件（例如UG，Pro/E）来实现CAD 模型的3D 建模。

图2为扳手的3D 建模。

（2）数据转换。

如图3，数据处理实际上使用了许多小三角形近似CAD 模型，在这一阶段需要关注的是STL 文件生SLA 光固化3D 打印成型技术研究孔祥忠（湖南理工学院机械工程学院，湖南 岳阳 414000）摘要：SLA 是最早、最成熟且使用最广泛的快速成型技术，SLA 光固化3D 打印技术具有提高了打印精度，节省产品开发周期，降低人工成本的优点，因此SLA 光固化3D 打印机在我国越来越受欢迎。

sla光固化方法SLA光固化方法SLA（Stereolithography Apparatus）光固化方法是一种常用于3D 打印技术中的加工方法，它能够将液态光敏树脂通过光固化技术逐层凝固，最终形成所需的实体模型。

在SLA光固化方法中，光敏树脂是通过紫外线光源进行固化的，该方法具有高精度、高速度、无需支撑物等优点，已广泛应用于各个领域。

SLA光固化方法的工作原理是将液态光敏树脂注入到一个透明的槽中，然后使用一个可控制的紫外线光源照射到树脂表面。

紫外线光源能够引发树脂中的光敏物质发生聚合反应，从而使树脂逐渐固化。

在固化后，槽中的平台会向下移动一层距离，使下一层树脂暴露在紫外线光源下，继续进行光固化。

如此循环，直到整个模型打印完成。

SLA光固化方法具有以下几个优点。

首先，它能够实现非常高的精度，通常可以达到数十微米的级别。

这是因为SLA光固化方法使用的紫外线光源具有较短的波长，能够提供高能量的光束，使得光敏树脂能够快速固化。

其次，SLA光固化方法的打印速度相对较快，可以在几个小时内完成一个复杂的模型。

这是因为光敏树脂的固化过程是瞬间完成的，不需要额外的时间等待。

此外，SLA光固化方法还具有无需支撑物的特点。

由于光敏树脂在固化后具有一定的强度，可以自己支撑起模型的形状，因此不需要额外的支撑结构，使得打印过程更加简便。

然而，SLA光固化方法也存在一些局限性。

首先，光敏树脂的材料种类相对较少，选择范围有限。

其次，由于紫外线光源只能照射到树脂表面，因此在打印过程中可能会出现一些表面质量不理想的情况，例如表面不光滑、存在层状痕迹等。

此外，SLA光固化方法的成本相对较高，光敏树脂的价格较贵，使得其在大规模生产中的应用受到了限制。

尽管SLA光固化方法存在一些局限性，但它仍然是一种非常重要和广泛应用的3D打印技术。

在医疗领域中，SLA光固化方法可以用于制作仿真器官、植入物等医疗器械。

在工业设计领域中，SLA光固化方法可以用于制作样机、模型等。

SLA光固化成型：最成熟的3D打印技术光固化技术可以追溯到1977年，美国的Swainson提出使用射线来引发材料相变，制造三维物体。

由于资金问题，该项目于1980年终止。

同样的研究于1984年在巴特尔实验室（Battelle Laboratories）展开，该研究项目被称为光化学加工（Photochemical Machining）。

尽管当时政府为这项技术提供了完善的实验室硬件支撑，但是没能够实现商业化。

1983年，Charles Hull发明了光固化成型技术，并在1986年获得申请专利。

同年，Charles Hull在加利福尼亚州成立了3D Systems 公司，致力于将光固化技术商业化。

1988年，3D Systems推出第一台商业设备SLA-250，光固化快速成型技术在世界范围内得到了迅速而广泛的应用。

SLA-250的面世成为了3D打印技术发展史上的一个里程碑事件，其设计思想和风格几乎影响了后续所有的3D打印设备。

光固化工作原理光固化成型（Stereo Lithography Appearance，SLA或SL）主要是使用光敏树脂作为原材料, 利用液态光敏树脂在紫外激光束照射下会快速固化的特性。

光敏树脂一般为液态，它在一定波长的紫外光（250 nm～400 nm）照射下立刻引起聚合反应，完成固化。

SLA通过特定波长与强度的紫外光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线、由线到面的顺序凝固，从而完成一个层截面的绘制工作。

这样层层叠加，完成一个三维实体的打印工作。

具体打印流程：1. 在树脂槽中盛满液态光敏树脂，可升降工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束在计算机控制下沿液面进行扫描，被扫描的区域树脂固化，从而得到该截面的一层树脂薄片；2. 升降工作台下降一个层厚距离，液体树脂再次暴露在光线下，再次扫描固化，如此重复，直到整个产品成型；3. 升降台升出液体树脂表面，取出工件，进行相关后处理，通过强光、电镀、喷漆或着色等处理得到需要的最终产品。

立体光固化成型技术立体光固化成型技术（Stereolithography，简称SLA）是一种利用紫外光定向聚合特定光敏树脂，通过分层处理，逐层堆叠完成三维实体模型制造的一种先进制造技术。

SLA 技术在工业，医疗，建筑，消费品等领域得到了广泛的应用。

SLA技术的过程可以简单地概括为：先通过CAD软件设计出所需物品的数字模型，然后将数字模型导入到SLA成型机，机器将数字模型分解成很多薄层，逐层固化树脂，形成三维实体，最后再通过后处理工艺如清洗、喷涂涂料等工艺进行加工。

1. 高精度和高质量SLA技术具有非常高的制作精度，其平均加工精度能够达到0.1mm级别，使得最终制作的产品质量稳定可靠。

2. 制造速度快相较于传统的制造技术，如铸造、加工等，SLA技术具有制造速度快的优势，可大大节约制造时间成本，节约企业的生产成本。

3. 成品表面平整SLA技术通过逐层极其平整的成型，使得成品表面非常平整，不需要额外研磨和喷涂等后续工艺处理。

4. 生产效率高SLA技术可以通过分层处理，用较短的时间生产出细节丰富、形状各异的产品，使得生产效率大大提高，降低了生产成本。

5. 应用广泛SLA技术广泛应用于制造行业和工业领域，如汽车、医疗、消费品、航空等工业和医疗领域。

SLA技术虽然具有许多优点，但仍然存在一些问题需要解决，如最终成品均匀性、清洗和处理等。

尽管如此，SLA技术以其高质量、高效率和广泛的应用领域，仍然是一种非常有前途的制造技术。

近年来，随着3D打印技术的发展，SLA技术也在技术和应用方面得到了不断的优化和拓展。

新材料的研发和新的工艺流程的创新，使得SLA技术应用的范围不断扩大，并在制造领域取得了重大突破。

SLA技术应用于汽车领域，可以大幅度缩短车型的设计和开发周期，提高试车效率，及时发现设计上的问题，从而大幅度降低成本。

SLA技术也可以用于制造特殊材料的复杂零件，使得汽车在性能、外观和安全等方面得到提高。

医疗领域也是SLA技术的重要应用领域，SLA技术可以制造出三维的仿真器官或人体组织模型，便于医生更好地分析、诊断和治疗病患。

光固化立体造型(Stereolithography，SLA)
据维基百科记载，1984年的第一台快速成形设备采用的就是光固化立体造型工艺，现在的快速成型设备中，以SLA的研究最为深入，运用也最为广泛。

平时我们通常将这种工艺简称“光固化”，该工艺的基础是能在紫外光照射下产生聚合反应的光敏树脂。

与其它3D打印工艺一样，SLA 光固化设备也会在开始“打印”物体前，将物体的三维数字模型切片。

然后电脑控制下，紫外激光会沿着零件各分层截面轮廓，对液态树脂进行逐点扫描。

被扫描到的树脂薄层会产生聚合反应，由点逐渐形成线，最终形成零件的一个薄层的固化截面，而未被扫描到的树脂保持原来的液态。

当一层固化完毕，升降工作台移动一个层片厚度的距离，在上一层已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂，用以进行再一次的扫描固化。

新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此循环往复，直到整个零件原型制造完毕。

SLA 工艺的特点是，能够呈现较高的精度和较好的表面质量，并能制造形状特别复杂（如空心零件）和特别精细（如工艺品、首饰等）的零件。