3D打印有多種技術(shù)，但在這些技術(shù)中，光固化3D打印是最早且最成熟的技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年以來(lái)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多基于光固化機(jī)理的新技術(shù)，例如SLA、DLP、LCD、CLIP、MJP、雙光子3D打印、全息3D打印等。今天我們將介紹其中的五種光固化3D打印技術(shù)。

　　1、SLA光固化3D打印

　　作為最早出現(xiàn)的3D打印技術(shù)，SLA技術(shù)是最成熟的3D打印技術(shù)，在行業(yè)中應(yīng)用廣泛。這項(xiàng)技術(shù)于 1986 年由 3D 打印行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者 3D Systems, Inc. 的聯(lián)合創(chuàng)始人 Charles Hull 獲得專利。目前，大型工業(yè)光固化3D打印機(jī)主要基于SLA技術(shù)。

　　通常SLA機(jī)使用的燈管波長(zhǎng)為355nm激光束，激光束在樹(shù)脂槽上方，曝光方向從頂部，液態(tài)樹(shù)脂在激光束掃描時(shí)固化。將平臺(tái)降低到樹(shù)脂中;因此，平臺(tái)的表面是樹(shù)脂表面以下的一層厚度。然后激光束追蹤邊界并填充模型的二維橫截面，一層樹(shù)脂固化后，平臺(tái)下降一段距離，一層一層，一層一層地重復(fù)固化，直到產(chǎn)生一個(gè)實(shí)體的3D物體。每一層的圖案形成由激光束的移動(dòng)控制。理論上，激光束可以在很大的空間上移動(dòng)。因此，SLA打印技術(shù)可以打印大尺寸模型。

　　優(yōu)缺點(diǎn)：SLA是最早的快速成型技術(shù)，成熟度高，印刷工藝穩(wěn)定，機(jī)器供應(yīng)商眾多。迄今為止，SLA是唯一可以打印大尺寸模型的光固化3D打印技術(shù)。但由于固化速度取決于激光束的移動(dòng)，因此 SLA 的打印速度較低。模型尺寸越大，打印速度越慢。此外，可用于陽(yáng)離子光聚合的樹(shù)脂是有限的 。打印分辨率取決于激光束的大小，因此，與其他光固化技術(shù)相比，SLA 的分辨率較低。即便如此，SLA技術(shù)的精度也足以打印結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精細(xì)的物體。直到現(xiàn)在，SLA 仍然是一種重要的印刷技術(shù)，可用于許多領(lǐng)域，如牙科、玩具、模具、汽車(chē)、航空航天領(lǐng)域等。

　　2、DLP光固化3D打印

　　DLP 使用投影儀(如用于辦公室演示或家庭影院的投影儀)將物體橫截面的圖像投影到光敏液態(tài)樹(shù)脂中。DLP 3D打印的關(guān)鍵技術(shù)是DLP技術(shù)，它決定了圖像的形成和打印精度。DLP技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)20年了。DLP 技術(shù)的核心部分是光學(xué)半導(dǎo)體，或數(shù)字顯微鏡設(shè)備或 DLP 芯片，它由 Larry Hornback 博士于 1977 年發(fā)明，并于 1996 年由德州儀器商業(yè)化。DLP 芯片可能是迄今為止世界上最先進(jìn)的光開(kāi)關(guān)設(shè)備，包含 200 萬(wàn)個(gè)相互鉸接的微型顯微鏡的規(guī)則陣列。每個(gè)顯微鏡大約是人類(lèi)頭發(fā)大小的五分之一。當(dāng) DLP 芯片與數(shù)字視頻或圖像信號(hào)、光源和投影鏡頭配合時(shí)，顯微鏡可以將完整的數(shù)字圖像投影到屏幕或其他表面上。DLP 及其外圍設(shè)備的先進(jìn)電子設(shè)備被稱為數(shù)字光處理技術(shù)(數(shù)據(jù)光學(xué)處理)。DLP芯片的顯微鏡切換次數(shù)可達(dá)每秒數(shù)千次，反映1024個(gè)像素的灰度陰影，將DLP芯片輸入的視頻或圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為豐富的灰度圖像。所以，DLP 3D 打印具有高打印分辨率，可打印最小尺寸為 50 μm。由于半導(dǎo)體封裝材料不耐受紫外線，因此波長(zhǎng)為405nm的LED燈是DLP 3D打印機(jī)的光源。DLP 3D打印是平面曝光，但曝光面積有限。目前可印刷尺寸為100*60mm至190*120mm。DLP 3D打印的優(yōu)勢(shì)在于可以打印體積小、精度高的物體。

　　優(yōu)缺點(diǎn)：高精度是 DLP 3D 打印的最大優(yōu)勢(shì)。然而，為了保證高精度，投影的尺寸是有限的。因此，DLP 3D 打印只能打印小尺寸物體。另一方面，DLP 技術(shù)由德州儀器公司主導(dǎo)，價(jià)格高，因此，DLP 3D 打印機(jī)非常昂貴。由于DLP 3D打印技術(shù)具有精度高的特點(diǎn)，同時(shí)只能打印小尺寸的模型，因此主要應(yīng)用于珠寶鑄造和牙科領(lǐng)域。

　　3、LCD光固化3D打印

　　縱觀所有光固化3D打印技術(shù)，從激光掃描SLA，到數(shù)字投影DLP，再到最新的LCD打印技術(shù)，主要區(qū)別在于光源和成像系統(tǒng)，而控制和步進(jìn)系統(tǒng)幾乎沒(méi)有區(qū)別。DLP和LCD 3D打印技術(shù)最大的區(qū)別在于成像系統(tǒng)。對(duì)于 LCD 3D 打印技術(shù)，液晶顯示器用作成像系統(tǒng)。當(dāng)對(duì)液晶施加電場(chǎng)時(shí)，它會(huì)改變其分子排列并阻止光通過(guò)。由于采用了先進(jìn)的液晶顯示技術(shù)，液晶顯示的分辨率非常高。然而，在電場(chǎng)切換過(guò)程中，少量液晶分子不能重新排列，導(dǎo)致漏光微弱。

　　優(yōu)缺點(diǎn)：LCD機(jī)很便宜，而且分辨率很好。但是液晶屏使用壽命短，需要定期更換，液晶3D打印的光強(qiáng)很弱，只有10%的光能從液晶屏穿透，90%的光被液晶屏吸收屏幕。而且，如上所述，局部漏光會(huì)導(dǎo)致底部光敏樹(shù)脂過(guò)渡曝光，需要定期清潔液槽�，F(xiàn)在液晶3D光固化機(jī)應(yīng)用于牙科、珠寶、玩具等領(lǐng)域。

　　4、CLIP光固化3D打印

　　2015年3月20日，由Carbon 3D Corp開(kāi)發(fā)的CLIP技術(shù)(Continuous Liquid Interface Production)登上Science封面。該技術(shù)的關(guān)鍵是氧滲透膜的發(fā)明，該膜有助于氧滲透的連續(xù)印刷以抑制自由基聚合。CLIP 技術(shù)是 DLP 的一種先進(jìn)技術(shù)。CLIP技術(shù)的基本原理并不復(fù)雜，底部的UV投射使光敏樹(shù)脂固化，而罐底的液態(tài)樹(shù)脂由于阻氧而保持穩(wěn)定的液面，從而保證固化的連續(xù)性。底部的特殊窗口允許光線和氧氣通過(guò)。該技術(shù)最重要的優(yōu)勢(shì)在于它可以以顛覆性的方式生產(chǎn)物體——比 DLP 3D 打印機(jī)快 25 到 100 倍，理論潛在打印速率可達(dá) DLP 技術(shù)的 1000 倍，分層可以無(wú)限好。目前的3D打印需要將3D模型切割成很多層，類(lèi)似于幻燈片的疊加，導(dǎo)致粗糙度無(wú)法消除。而CLIP技術(shù)的圖像投影可以是連續(xù)變化的，相當(dāng)于幻燈片進(jìn)化為疊加視頻。這是對(duì) DLP 投影技術(shù)的巨大改進(jìn)。

　　優(yōu)缺點(diǎn)：可以說(shuō)，CLIP技術(shù)才是真正的3D打印。是對(duì)目前3D打印技術(shù)的顛覆性技術(shù)。毋庸置疑，CLIP技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是快速打印。盡管如此，仍有一些技術(shù)問(wèn)題有待解決。到目前為止，通過(guò)CLIP技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速打印，需要低粘度樹(shù)脂和空心模型。前者確保樹(shù)脂快速補(bǔ)充到印刷區(qū)域，而后者減少了每層所需的樹(shù)脂量。因此，對(duì)于高粘度樹(shù)脂和實(shí)體模型，CLIP 技術(shù)的效率不高。此外，透氧膜價(jià)格昂貴。

　　5、MJP光固化3D打印

　　MJP技術(shù)，也叫PolyJet，2000年由以色列公司Objet申請(qǐng)專利。MJP 3D打印可以高效打印模型，多組噴嘴協(xié)同工作。根據(jù)模型切片數(shù)據(jù)，工作時(shí)成百上千個(gè)噴嘴在平臺(tái)上逐層噴射液態(tài)光敏樹(shù)脂，打印噴嘴沿XY平面移動(dòng)。當(dāng)光敏樹(shù)脂噴涂到工作臺(tái)上時(shí)，滾筒會(huì)將噴涂樹(shù)脂的表面處理平整，UV燈將光敏樹(shù)脂固化。在完成第一層的噴印固化后，設(shè)備內(nèi)置的工作臺(tái)會(huì)極其精準(zhǔn)地降一層厚度，噴頭繼續(xù)噴出感光樹(shù)脂，進(jìn)行下一層的印刷固化。重復(fù)，直到整個(gè)工件被打印出來(lái)。

　　優(yōu)缺點(diǎn)：對(duì)于 MJP 3D 打印，由于有很多噴嘴，可以噴涂不同的材料。從而可以同時(shí)印刷多種材料、多色材料，滿足不同材料、不同顏色、不同剛度等要求。到目前為止，MJP 3D 打印是唯一可以打印多色模型的技術(shù)。MJP 3D打印具有非常高的加工精度，可打印層厚低至16微米。由于支撐材料是易熔或可溶的，因此去除支撐的過(guò)程是無(wú)損且容易的。因此，打印模型的表面是光滑的。最后，理論上，打印尺寸是無(wú)限的。但是，MJP 打印機(jī)機(jī)器非常昂貴。這些材料也很昂貴并且需要低粘度。MJP技術(shù)可應(yīng)用于需要高加工精度的領(lǐng)域�，F(xiàn)在常用于珠寶鑄造、精密醫(yī)學(xué)等。

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