2．3．1 技术简介

3D打印技术是一种快速成型的“增材制造”技术（图2-3），它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。

图2-3 3D打印机

3D打印机最早出现在20世纪90年代中期，实际上是一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机的工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的模型变成实物。

2．3．2 技术特点

3D打印有助于减少主要的成本、时间和复杂性障碍，它有以下一些优点。

（1）制造成本低。在传统制造中，物体形状越复杂，制造成本就越高；而对于3D打印来说，制作复杂项目的成本不会增加很多。传统的设备制造种类有限，而3D打印机理论上可以打印出无限多的各种形状，因此可节省购买新设备的成本。此外，3D打印对原材料的利用率远超传统加工方法，能够节省材料费。

（2）无须组装。在现代工厂里，零件需要由机器或人工组装；而3D打印支持组件的集成，通过分层制造的方式完成产品一体化打印，无须组装。

（3）精确实体复制。3D打印能完全按照三维模型复制生产出成品。

但是目前的3D打印技术还未成熟，仍面临以下一些问题。

（1）材料限制。虽然高端工业打印已实现塑料、金属或者陶瓷打印，但很多材料还是比较昂贵和稀缺的。

（2）机器限制。3D打印对机器的要求很高，相应的费用也是高昂的。要想成为主流技术，进入普通家庭，并成为每个人都能随意打印想要的东西，3D打印技术还有很长的一段路要走。

（3）知识产权的忧虑。在过去的几十年里，音乐、电影和电视产业中对知识产权的关注变得越来越多，3D打印技术也会涉及这一问题。随着3D打印技术的发展，人们可以随意复制任何东西，并且数量不限，因此如何制定相关的法律法规用来保护知识产权，是目前业内面临的问题之一。

2．3．3 常用技术

目前比较流行的3D打印技术主要包括立体光固化成型技术（SLA）、熔融层积成型技术（FDM）、3DP技术、选区激光烧结技术（SLS）、分层实体制造法技术（LOM）、连续液体界面提取技术（CLIP）等。(www.daowen.com)

1．SLA立体光固化成型技术

SLA（Stereo Lithography Appearance）技术是最早实用化的快速成形技术，它采用液态光敏树脂原料，用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面使其按顺序凝固。SLA主要用于制造多种模具、模型等。SLA技术的成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。

2．FDM熔融层积成型技术

FDM（Fused Deposition Modeling）技术一般采用热塑性材料（如ABS、PC、尼龙等），以丝状供料，将材料在喷头内加热熔化后挤出，使材料与周围的材料粘结并迅速固化。FDM的每一个层片都是在上一层上堆积而成。这种工艺不用激光，使用、维护简单，成本较低。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。近年来开发出的PC、PC／ABS、PPSF等高强度成形材料，使得该工艺有可能直接制造功能性零件。这种工艺因为具有显著的技术优点，所以发展极为迅速。

3．3DP技术

3DP（3DPrinting）技术使用标准喷墨打印技术，通过将液态连结体铺放在粉末薄层上，以打印横截面数据的方式逐层创建各部件的三维实体模型。采用这种技术打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩，还可以将彩色分析结果直接描绘在模型上，模型样品所传递的信息较大。

4．SLS选区激光烧结技术

SLS（Selective Laser Sintering）技术与3DP技术相似，同样采用粉末为材料。不同的是，这种粉末在激光照射高温条件下才能融化。喷粉装置先铺一层粉末材料，将材料预热到接近熔化点，在采用激光照射时，将需要成型模型的截面形状扫描，使粉末融化，被烧结部分粘合到一起。

激光烧结技术是成型原理最为复杂、成型条件最高、设备及材料成本最高的3D打印技术，但也是目前对3D打印技术发展影响最为深远的技术。目前，SLS技术材料的种类多元化，可以是尼龙、蜡、陶瓷、金属等。

5．LOM分层实体制造法技术

LOM（Laminated Object Manufacturing）又称层叠法成形，它以片材（如纸片、塑料薄膜或复合材料）为原材料，按照计算机提取的横截面轮廓线数据，通过激光切割系统将背面涂有热熔胶的片材切割出工件的内外轮廓。激光切割系统切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，再利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后一层层地切割、粘合，最终成为三维实体。

LOM常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造构件或功能件。该技术的特点是工作可靠、模型支撑性好、成本低、效率高，缺点是前、后处理费时费力，且不能制造中空结构件。

6．CLIP连续液体界面提取技术

CLIP（Continuous Liquid Interface Production technology）技术使用特殊材料，并从底部投影使光敏树脂固化，不需要固化的部分通过控制氧气，形成死区，抑制光固化反应而保持稳定的液态区域，这样就保证了固化的连续性。该技术由于无须在打印分层时花时间等待和处理粘连的部分，所以能够数十倍乃至上百倍地提升3D打印的速度。