FFF/SLA/SLS三大主流3D打印技術(shù)優(yōu)劣勢大PK

來源：威控睿博

增材制造（通常稱為3D打�。┦且环N越來越有價(jià)值的商業(yè)工具。與傳統(tǒng)的外包相比，內(nèi)部制造可以顯著的降低成本，并提供更大的自由來創(chuàng)建更多的設(shè)計(jì)迭代。目前市面上的三種主流的消費(fèi)型3D打印技術(shù)是FFF（熔絲制造），SLA（光固化）和SLS（激光燒結(jié)）。每種技術(shù)都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和局限，但哪種技術(shù)最適合您的業(yè)務(wù)需求？

所有3D打印技術(shù)都基于一個(gè)共同的原則 - 將3D CAD模型水平切割成單獨(dú)的橫截面，然后依次打印在彼此之上以形成三維物體。然而，F(xiàn)FF，SLA和SLS三項(xiàng)技術(shù)采用了不同的成型技術(shù)來打印這些橫截面。

FFF（熔融沉積成型技術(shù)）
FFF是最常用的3D打印技術(shù)，因?yàn)樗�易于使用且不依賴于刺激性化學(xué)品。FFF使用的原料多以線軸的方式打印，通常稱為線材。線材的寬度恒定為1.75mm或2.85mm，通常是在線軸上輸送的熱塑性塑料。FFF的打印工藝是通過加熱噴嘴擠出線材，加熱噴嘴通常安裝在運(yùn)動系統(tǒng)上，以此來實(shí)現(xiàn)其圍繞構(gòu)建區(qū)域移動。噴嘴通過高溫將線材熔化沉積在構(gòu)建平臺上，在構(gòu)建平臺上冷卻并固化以形成層。然后打印底板向下移動幾分之一毫米以開始另一層打印，重復(fù)該過程直到形成完整的模型。

優(yōu)點(diǎn)
設(shè)備易操作，日常維護(hù)相對簡單
設(shè)備和工藝比其他3D打印方法更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且成本更低
該工藝相對比較環(huán)保，不需要使用刺激性化學(xué)品
設(shè)備可直接放置在桌面上，或安裝在機(jī)架上
整個(gè)過程處于獨(dú)立的運(yùn)作 - 無需提供額外的設(shè)備
材料多樣化，具有各種工程特性
相對較低的設(shè)備價(jià)格意味著可多臺打印機(jī)同時(shí)運(yùn)行，靈活的可擴(kuò)展制造和更短的交貨時(shí)間

缺點(diǎn)
最終零件上的層紋通常是可見
層與層之間的粘合力會在一定程度上影響零件的機(jī)械強(qiáng)度（各向異性機(jī)械性能）

關(guān)鍵要點(diǎn)
FFF桌面3D打印機(jī)是辦公環(huán)境的理想選擇，此類設(shè)備易于操作和維護(hù)，并且打印過程不依賴于任何苛刻的化學(xué)品或后處理。與其他方法相比，存在各種各樣的消耗品，這些消耗品相對便宜。消耗品以細(xì)絲的形式分布在線軸上，易于使用，并且可以長時(shí)間儲存。

FFF 3D打印部件有時(shí)可能需要支撐結(jié)構(gòu)，但如果CAD設(shè)計(jì)過程考慮到制造方法，則可以避免這種情況。雙擠出系統(tǒng)使得可以在單個(gè)打印物體中使用兩種材料，另外可以通過使用相同材料的多種顏色來達(dá)到美學(xué)目的。通過使用兩種不同類型的兼容材料，還可用于機(jī)械性能的變化。另一種可能性是使用專用的支撐材料，例如水溶性 PVA支撐材料 可以打印可溶解的支撐結(jié)構(gòu)，或者分離性支撐材料，可以打印易于從部件上剝離的支撐結(jié)構(gòu)。通過使用專用支撐材料可確保最終零件光滑的表面光潔度，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量零件，同時(shí)較少的后處理流程。

SLA（立體光固化成型技術(shù)）
另外一種主要的3D打印技術(shù)是SLA，它使用紫外線固化樹脂作為原料。將樹脂倒入玻璃容器中，將構(gòu)建平臺浸入其中。UV激光或DLP投影儀在樹脂上照射UV光，以選擇性地將其硬化成CAD數(shù)據(jù)的水平層。然后平臺從容器中升起，使未固化的樹脂平整，重復(fù)該過程直到形成完整的物體。

優(yōu)點(diǎn)
復(fù)雜幾何形狀，高質(zhì)量的表面光潔度和高細(xì)節(jié)打印水平，使SLA成為三項(xiàng)打印技術(shù)中小型零件的理想選擇
設(shè)備小巧且相對易于操作
不同屬性的多材料使用這種方法進(jìn)行打印

缺點(diǎn)
消耗品在沒有手套的情況下操作不安全，氣味難聞，易燃
后處理需要進(jìn)一步固化
消耗品很粘，如果不能正確固化會導(dǎo)致工作場所污染
支撐結(jié)構(gòu)總是有必要的，會在打印表面上留下殘余
單個(gè)打印件中無法組合多種材料或顏色
與其他兩種技術(shù)相比，桌面SLA打印機(jī)的構(gòu)建體積相對較小
部件必須留孔，以便未固化的樹脂可以排出閉合結(jié)構(gòu)

關(guān)鍵要點(diǎn)
SLA非常適合打印具有復(fù)雜幾何形狀的零件，細(xì)節(jié)很精細(xì)，但幾乎在所有情況下，打印部件都需要使用支撐結(jié)構(gòu)。

與FFF相比，后處理是一個(gè)更復(fù)雜的過程：部件需要使用刺激性化學(xué)品（如異丙醇）進(jìn)行清潔，并且需要在UV烤箱中進(jìn)行固化才能進(jìn)行處理。由于使用了刺激性化學(xué)品，因此需要通風(fēng)良好的區(qū)域進(jìn)行操作和后處理。

原料是樹脂，易燃，聞起來令人不快，并且保質(zhì)期有限。新舊樹脂不能混合在一起，這意味著材料浪費(fèi)會導(dǎo)致成本增加。與其他技術(shù)相比，原材料的價(jià)格相對較高。

SLS（選擇性激光燒結(jié)技術(shù)）
第三種主要的打印技術(shù)是SLS，它使用粉末原料，通常是聚合物。將粉末儲存在容器中，其中重涂覆刀片將薄層材料分布到構(gòu)建區(qū)域上。高功率激光將小顆粒材料熔合在一起，以形成CAD數(shù)據(jù)的單個(gè)水平層。然后容器移動幾分之一毫米以開始新的層，并且重涂刮刀在構(gòu)建區(qū)域上滑動以沉積新的原材料層。通過篩分并將篩分的粉末與未使用的粉末混合來回收未熔化的粉末。重復(fù)該過程直到形成完整的模型。

優(yōu)點(diǎn)
成品部件沒有可見的層隙，雖然它們具有“顆粒狀”表面
成品部件在所有方向上具有相對高的機(jī)械性能（各向同性機(jī)械性能）
打印時(shí)不需要支撐材料


缺點(diǎn)
設(shè)備大，不適合用于辦公環(huán)境
原材料是一種粉末，吸入后可能有危險(xiǎn)
不易切換材料或顏色
設(shè)備和消耗品購買起來很昂貴，而且操作和維護(hù)需要熟練的勞動力，這會產(chǎn)生進(jìn)一步的成本
過程中需要一個(gè)后處理站和粉末回收站，增加了額外的成本
如果不使用整個(gè)容器體積，不經(jīng)濟(jì)


關(guān)鍵要點(diǎn)
設(shè)計(jì)復(fù)雜形狀且不需要支撐結(jié)構(gòu)的自由度，實(shí)現(xiàn)了很多設(shè)計(jì)自由度，另外最終成品中不會出現(xiàn)打印層隙。成本是一個(gè)“攔路虎” - 在初始設(shè)置和維護(hù)方面，SLS是三種主要3D打印技術(shù)中最昂貴的解決方案。設(shè)備的復(fù)雜性質(zhì)也需要熟練的勞動力來操作它，這增加了進(jìn)一步的成本。

建議盡可能使用最大體積進(jìn)行打印，以避免使用大量粉末，因此對于小批量生產(chǎn)的單個(gè)零件來說，它并不是理想的選擇。由于使用高功率激光器和工藝產(chǎn)生的灰塵，SLS的過程可能是危險(xiǎn)的，并且結(jié)合設(shè)備的尺寸，安裝需要專門的空間。

結(jié)論
這三種主要打印技術(shù)各有其獨(dú)特的用例。SLA非常適合具有復(fù)雜功能性和細(xì)節(jié)的小物件。SLS是大型，大批量生產(chǎn)和工業(yè)打印的理想選擇，可以每次都填充整個(gè)構(gòu)建體積。

FFF 3D打印技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，易于打印且功能多樣，這意味著實(shí)施內(nèi)部3D打印解決方案不需要額外的空間或?qū)�業(yè)人員來操作。與傳統(tǒng)方法相比，企業(yè)能夠顯著縮短開發(fā)時(shí)間和成本，并且流程更靈活，產(chǎn)品可以以迭代方式進(jìn)行開發(fā)。FFF涉及所有主要打印技術(shù)中產(chǎn)生的最少量的后處理和臟亂，使其明顯優(yōu)于其他替代方案用于辦公環(huán)境中。作為額外的獎勵，F(xiàn)FF 3D打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用意味著有大量免費(fèi)提供的信息和資源渠道。