本期文章將重點(diǎn)關(guān)注3D打印樹(shù)脂SLA和DLP技術(shù)，我們將確定它們的特點(diǎn)，以便在這兩種工藝之間建立一個(gè)比較。雖然這兩種技術(shù)有許多共同點(diǎn)，但也有一些明顯的區(qū)別。這些技術(shù)是如何工作的？可以使用哪些材料？誰(shuí)是主要的制造商？我們?cè)谙挛倪M(jìn)行了系統(tǒng)的介紹和對(duì)比。

SLA和DLP技術(shù)

雖然SLA和DLP打印工藝有一些不同之處，但兩者之間也有一些相似之處。它們都將液體光聚合物暴露在光源下。由于它們都有一個(gè)樹(shù)脂槽，它們都是為了打印具有精確細(xì)節(jié)的小模型。這些方法與柔性或硬性材料兼容，而且還可以打印復(fù)合材料，例如填充玻璃或陶瓷。需要注意的是，打印出來(lái)的零件相對(duì)脆弱，如果暴露在陽(yáng)光下，容易變質(zhì)，而且可能會(huì)出現(xiàn)翹曲的情況。

△SLA和DLP都使用液體樹(shù)脂。

立體光刻技術(shù)（SLA）是1984年開(kāi)發(fā)的第一個(gè)3D打印技術(shù)，現(xiàn)在被認(rèn)為是市場(chǎng)上最精確的3D打印工藝之一。與DLP技術(shù)不同，SLA使用的光源是激光。激光束掃過(guò)在水平軸上移動(dòng)的樹(shù)脂罐，使材料逐層固化?，F(xiàn)在有兩種機(jī)器：一種是激光從上到下作用的機(jī)器，每一層都有一塊板子，它會(huì)隨著新的一層而下降；另一種是激光從下到上作用的機(jī)器，有一個(gè)平臺(tái)，隨著你的動(dòng)作而上升。SLA實(shí)現(xiàn)了光滑的表面和0.05至0.01毫米的層厚，從而允許打印具有極薄層的物體。

數(shù)字光處理方法（DLP）來(lái)自圖像投影技術(shù)（可追溯到20世紀(jì)80年代），使用投影儀作為光源。通過(guò)這種方式，單一的投射光線(xiàn)一次性影響整個(gè)樹(shù)脂托盤(pán)。這個(gè)過(guò)程的核心是一個(gè)數(shù)字微鏡裝置（DMD），位于投影儀和樹(shù)脂之間。它是由幾個(gè)微觀(guān)鏡面單獨(dú)控制和激活的：如果它們處于激活狀態(tài)，它們就會(huì)將光反射到樹(shù)脂上并進(jìn)行光固化。因此，它們產(chǎn)生一種掩模，根據(jù)所需的模型使樹(shù)脂硬化。一些3D打印機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)用一個(gè)LCD屏幕取代了DMD，大大降低了機(jī)器的價(jià)格。不過(guò)，我們今天將不關(guān)注這些解決方案。

△SLA和DLP打印工藝圖。圖片來(lái)源：3D Hubs / bitfab

DLP工藝被認(rèn)為比立體光刻技術(shù)更快，因?yàn)樗皇侵瘘c(diǎn)工作的。此外，由于其投影儀，DLP打印機(jī)更大。大多數(shù)情況下，DLP機(jī)器上的樹(shù)脂槽比SLA工藝使用的樹(shù)脂槽要淺一些。

最后，SLA和DLP技術(shù)的最后一個(gè)區(qū)別是在維護(hù)方面。DLP打印機(jī)幾乎不需要維護(hù)，而且通常更容易維修，SLA機(jī)器中激光器的存在與此有很大關(guān)系。

一、打印質(zhì)量

打印質(zhì)量往往是在兩種技術(shù)之間進(jìn)行選擇的決定性因素。特別是如果3D打印要用于生產(chǎn)成品零件，意味著細(xì)節(jié)、結(jié)構(gòu)和表面的水平起著非常重要的作用。原則上，可以說(shuō)這兩種技術(shù)使設(shè)計(jì)具有最精細(xì)水平的精確、高分辨率的模型成為可能。然而，對(duì)打印質(zhì)量起決定性作用的不僅是工藝本身，而且還有材料的選擇。后者往往取決于制造商，大多數(shù)機(jī)器在兼容性方面是封閉的。

用SLA工藝打印時(shí)，樹(shù)脂在打印床上逐點(diǎn)聚合。零件越長(zhǎng)，所需的打印時(shí)間就越長(zhǎng)，因?yàn)榧す獗仨毚┻^(guò)整個(gè)床面。因此，SLA更適合于打印長(zhǎng)度在幾毫米到1.50米之間的物體。然而，不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)度而損失質(zhì)量，而且可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)25微米的Z分辨率：它們都與模型尺寸無(wú)關(guān)。

△照片來(lái)源：Formlabs公司

DLP技術(shù)允許層的厚度達(dá)到5微米。然而，需要注意的是，由于像素的投射，DLP 3D打印機(jī)會(huì)在最終產(chǎn)品上產(chǎn)生 "階梯狀 "現(xiàn)象，這影響到打印部件的最終表面。當(dāng)打印長(zhǎng)的部件時(shí)，質(zhì)量損失可能發(fā)生在側(cè)面。版材的中心確實(shí)收到了來(lái)自投影儀的最集中的能量；然后其光線(xiàn)在邊緣逐漸擴(kuò)散。

二、技術(shù)特點(diǎn)

1、打印速度

在打印速度方面，DLP技術(shù)顯然處于領(lǐng)先地位。由于DLP一次性固化了整個(gè)樹(shù)脂層，所以打印過(guò)程要快得多。與SLA工藝不同，在SLA工藝中，樹(shù)脂是逐點(diǎn)聚合的，而在DLP工藝中，只有部件的高度會(huì)影響打印速度。

2、打印量

立體光刻技術(shù)不一定用于生產(chǎn)大型部件，因?yàn)榕c其他工藝（如FDM）相比，材料成本高。此外，打印量受限于裝有液體樹(shù)脂的罐子的大小。

Formlabs 3L SLA打印機(jī)的構(gòu)建體積為335 x 200 x 300毫米，3D Systems Pro X 950的構(gòu)建體積為1500 x 750 x 550毫米。 對(duì)于DLP打印機(jī)，Envison TEC Xtrem 8K機(jī)器的構(gòu)建體積為450 x 371 x 399毫米，Carima DM400A型的構(gòu)建體積為400 x 330 x 500毫米。

△Form3L具有更大的構(gòu)建體積（圖片來(lái)源：Formlabs）

3、后期處理

在所有樹(shù)脂3D打印過(guò)程中，零件的后處理是強(qiáng)制性的。這是由于在打印非常薄的模型時(shí)，需要支撐結(jié)構(gòu)，并且必須在固化后拆除。這個(gè)步驟可能很耗時(shí)，可能是樹(shù)脂三維打印的主要缺點(diǎn)之一。后期處理的差異主要與使用的材料有關(guān)，在SLA和DLP過(guò)程中都是如此。除了用異丙醇（IPA）或三丙二醇單甲醚（TPM）清洗液體樹(shù)脂的部件外，還包括干燥、去除支撐結(jié)構(gòu)、可能的后固化，以及必要時(shí)對(duì)部件進(jìn)行打磨和噴漆。

原則上可以說(shuō)，SLA和DLP過(guò)程中的后處理不僅耗時(shí)，而且需要用戶(hù)具備一定程度的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，或者應(yīng)該留給專(zhuān)家來(lái)做。3D打印中的后處理對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)往往是一個(gè)挑戰(zhàn)，這就是為什么一些公司已經(jīng)專(zhuān)門(mén)優(yōu)化或自動(dòng)處理這一步驟。

△移除打印介質(zhì)是一個(gè)后處理步驟，可能需要時(shí)間。

三、應(yīng)用案例

說(shuō)到應(yīng)用案例，SLA和DLP技術(shù)大多用于類(lèi)似行業(yè)。特別是，珠寶和牙科領(lǐng)域經(jīng)常使用樹(shù)脂3D打印。例如，制造商Formlabs提供各種用于醫(yī)療專(zhuān)業(yè)人員的樹(shù)脂。許多公司用它們來(lái)制作各種類(lèi)型的醫(yī)療設(shè)備，如手術(shù)指南。但是，由于可用的材料種類(lèi)繁多，許多其他部門(mén)也使用樹(shù)脂3D打印。無(wú)論是用于原型設(shè)計(jì)、注塑模具，甚至是工程，都存在幾種合適的樹(shù)脂。

△不管是SLA還是DLP，其精確度都很高。

四、主要制造商

目前，有一些3D打印機(jī)制造商已經(jīng)轉(zhuǎn)向SLA技術(shù)。顯然，主要制造商之一仍然是3D Systems公司，該公司由Charles Hull創(chuàng)立。但隨著時(shí)間的推移，其他制造商也出現(xiàn)了。尤其是Formlabs公司，它已經(jīng)確立了自己作為SLA 3D打印機(jī)的領(lǐng)導(dǎo)者之一。而除了提供SLA機(jī)器外，這家美國(guó)公司還提供許多樹(shù)脂和材料，如用于牙科領(lǐng)域的Castable Wax40樹(shù)脂。憑借其XFAB打印機(jī)系列，制造商DWS也提供基于立體光刻技術(shù)的機(jī)器。

說(shuō)到DLP 3D打印機(jī)，成立于2002年的EnvisionTEC公司被認(rèn)為是該技術(shù)的先驅(qū)。而像B9 Creator和Asiga一樣，一些公司隨后抓住了DLP工藝來(lái)開(kāi)發(fā)他們的打印機(jī)。我們還可以提到那些依靠DLP工藝提供更快的技術(shù)的制造商。具有數(shù)字光合成技術(shù)（DLS）的Carbon 3D公司，它可以控制氧氣的流動(dòng)或photocentric公司和日光聚合物打印（DPP）。最后，法國(guó)公司Prodways也為一種類(lèi)似DLP的工藝申請(qǐng)了專(zhuān)利，即MOVINGLight技術(shù)。

△EnvisionTEC被認(rèn)為是3D打印中DLP工藝的先驅(qū)（圖片來(lái)源：EnvisionTEC）

五、價(jià)格

在大多數(shù)情況下，DLP打印機(jī)的價(jià)格比SLA低。但與所有系列的3D打印機(jī)一樣，區(qū)分桌面打印機(jī)和工業(yè)打印機(jī)是很重要的。

對(duì)于入門(mén)級(jí)的SLA打印機(jī)，最容易使用的機(jī)器是Formlabs的Form 2。Form2的打印量為145 x 145 x 175厘米，擁有約145微米的點(diǎn)精度。該機(jī)器從2400美元起售，自2015年以來(lái)一直在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。然而，請(qǐng)注意，這家美國(guó)制造商后來(lái)又開(kāi)發(fā)了由Form 3和Form 3L組成的新系列。

平均而言，SLA 3D打印機(jī)的價(jià)格在3000美元至4000美元之間。然而，如果你正在尋找工業(yè)機(jī)械，價(jià)格就會(huì)急劇上升。例如，3DSystems公司的工業(yè)SLA解決方案的市場(chǎng)價(jià)格高達(dá)500,000美元。還要注意的是，激光從上到下工作的機(jī)器一般會(huì)更貴。

DLP 3D打印機(jī)要容易得多，吸引了許多增材制造愛(ài)好者。Anycubic公司銷(xiāo)售的幾臺(tái)DLP機(jī)器的價(jià)格接近200美元，其Photon Zero打印機(jī)就是如此。專(zhuān)業(yè)人士使用的機(jī)器，包括EnvisionTEC為牙科和珠寶業(yè)提供的機(jī)器，價(jià)格在15,000美元左右。但和以往一樣，根據(jù)制造商的不同，價(jià)格也有所不同。制造商Asiga也為專(zhuān)業(yè)人士提供DLP 3D打印機(jī)，但價(jià)格在1,000美元左右。

△SLA和DLP技術(shù)的比較（規(guī)格指的是桌面3D打印機(jī)）