很多3D打印新手面臨的一個挑戰(zhàn)是無法區(qū)分不同類型的3D打印工藝。如果認為3D打印只是從熱噴嘴中擠出的塑料并堆疊成形狀就太局限了，其實它的意義遠不止于此！

事實上，3D打印，也稱為增材制造，是一個涵蓋了使用完全不同的機器和材料的多種截然不同的3D打印工藝的總稱。當我們想到當今3D打印的一些東西，從鉛筆架到火箭發(fā)動機，你就會意識到這些技術(shù)截然不同，但也有一些關(guān)鍵的共同之處。例如，所有3D打印都從數(shù)字模型開始，因為該技術(shù)本質(zhì)上是數(shù)字化的，零件或產(chǎn)品最初是使用計算機輔助設(shè)計(CAD)軟件設(shè)計的或從數(shù)字零件存儲庫獲取的電子文件。然后，將設(shè)計文件放入特殊的構(gòu)建準備軟件中，將其分解為要進行3D打印的切片或?qū)?，它將模型轉(zhuǎn)換為切片并生成3D打印機遵循的路徑指令。

增材制造的類型可以根據(jù)其生產(chǎn)的內(nèi)容或使用的材料類型來劃分，但為了將結(jié)構(gòu)應(yīng)用于全球范圍內(nèi)的技術(shù)，國際標準組織(ISO)將其分為七種一般類型：材料擠壓、還原聚合、粉床融合、材料噴射、粘合劑噴射、定向能量沉積和片材層壓。在這篇文章中，您將了解這些技術(shù)之間的區(qū)別以及每種技術(shù)的典型應(yīng)用。

1  材料擠壓

材料擠出正如其聽起來的那樣：材料通過噴嘴擠出，通常，該材料是塑料絲通過加熱的噴嘴，在此過程中將其熔化，打印機沿著切片軟件確定的路徑將材料沉積在打印平臺上，然后絲材冷卻并固化形成固體，這是3D打印最常見的形式。

考慮到可以擠出的材料幾乎沒有限制，包括塑料、金屬漿料、混凝土、生物凝膠和各種食品，這是一個極其廣泛的類別。這種類型的3D打印機價格從幾百元到七位數(shù)不等。

• 材料擠出的子類型：熔融沉積建模(FDM)、建筑3D打印、微型3D打印、生物3D打印
• 材料：塑料、金屬、食品、混凝土等
• 尺寸精度： ±0.5%（下限±0.5mm）
• 常見應(yīng)用：原型、電氣外殼、形狀和配合測試、夾具和固定裝置、熔模鑄造模型、房屋等。
• 優(yōu)點：成本最低的3D打印方法、材料范圍廣泛
• 缺點：材料性能（強度、耐用性等）通常較低，而且尺寸通常不那么精確
  

1.1 熔融沉積成型(FDM)

FDM與所有3D打印技術(shù)一樣，從數(shù)字模型開始，然后將其轉(zhuǎn)換為3D打印機遵循的指令，通過FDM，線軸上的一根細絲（或一次多根）被加載到3D打印機中，并送入擠出頭中的打印機噴嘴，打印機噴嘴被加熱到所需的溫度，導致細絲軟化，從而連續(xù)的層將連接起來形成堅固的部件。

當打印機沿著XY平面上的指定坐標移動擠出頭時，它會繼續(xù)鋪設(shè)第一層，然后，擠出頭上升到下一個高度（Z平面），重復打印橫截面的過程，一層一層地構(gòu)建，直到物體完全成型。根據(jù)對象的幾何形狀，有時需要添加支撐結(jié)構(gòu)以在打印時支撐模型，例如，如果模型具有陡峭的懸垂部分，這些支撐在打印后將被移除，也有一些支撐結(jié)構(gòu)材料可以溶解在水或其他溶液中。

1.2 生物3D打印

生物3D打印是一種增材制造工藝，通過有機或生物材料（例如活細胞和營養(yǎng)物質(zhì)）相結(jié)合以創(chuàng)建類似天然組織的三維結(jié)構(gòu)，換句話說，生物打印是一種3D打印，可以生產(chǎn)從骨組織、血管到活體組織的任何東西，它用于各種醫(yī)學研究和應(yīng)用，包括組織工程、藥物測試和開發(fā)以及創(chuàng)新的再生醫(yī)學療法。3D生物打印的實際定義仍在不斷發(fā)展。從本質(zhì)上講，3D生物打印的工作原理與FDM 3D打印類似，屬于材料擠壓系列，盡管擠壓不是唯一的生物打印方法。

3D生物打印使用從針中排出的材料來創(chuàng)建層，這些被稱為生物墨水的材料主要由活體物質(zhì)組成，例如載體材料中的細胞（如膠原蛋白、明膠、透明質(zhì)酸、絲、藻酸鹽或納米纖維素），它們?yōu)榻Y(jié)構(gòu)生長和營養(yǎng)物質(zhì)吸收的分子支架提供支持。

1.3 建筑3D打印

     建筑3D打印是一個快速增長的材料擠出領(lǐng)域。該技術(shù)涉及使用超大型3D打印機（通常高達數(shù)十米）從噴嘴擠出混凝土等建筑材料，這些機器通常以龍門架或機械臂系統(tǒng)的形式出現(xiàn)。如今，3D建筑打印技術(shù)已用于住宅、建筑特色以及從水井到墻壁的建筑項目，有學者表示它有可能顯著擾亂整個建筑行業(yè)，因為它減少了對勞動力的需求并減少了建筑垃圾。

美國和歐洲有數(shù)十座3D打印房屋，并且正在研究開發(fā)3D建筑技術(shù)，該技術(shù)將使用在月球和火星上發(fā)現(xiàn)的材料為未來的探險隊建造棲息地，用當?shù)赝寥来婊炷吝M行打印，這種更可持續(xù)的建筑方法一直備受關(guān)注。

2  還原聚合

缸聚合（也稱為樹脂3D打?。┦且幌盗?D打印工藝，它使用光源在缸中選擇性地固化（或硬化）光聚合物樹脂。換句話說，光被精確地引導到液體塑料的特定點或區(qū)域以使其硬化。第一層固化后，構(gòu)建平臺會向上或向下移動少量（通常在0.01到0.05毫米之間），然后固化下一層，連接上一層，逐層重復此過程，直到形成3D零件。3D 打印過程完成后，將清潔物體以去除剩余的液態(tài)樹脂，并進行后固化（在陽光下或紫外線室中）以增強零件的機械性能。

三種最常見的還原聚合形式是立體光刻 (SLA)、數(shù)字光處理 (DLP)和液晶顯示器 (LCD)（也稱為掩模立體光刻 (MSLA)），這些類型的3D打印技術(shù)之間的根本區(qū)別在于光源以及如何使用光源來固化樹脂。部分3D打印機制造商，尤其是那些制造專業(yè)級3D打印機的制造商，已經(jīng)開發(fā)出獨特且獲得專利的桶聚合變體，因此你可能會在市場上看到不同的技術(shù)名稱。工業(yè)3D打印機制造商Carbon使用一種稱為數(shù)字光合成(DLS)的缸聚合技術(shù)，Stratasys的Origin將其技術(shù)稱為可編程光聚合(P³)，Formlabs 提供所謂的低力立體光刻(LFS)，而Azul 3D第一個將大面積快速印刷(HARP)形式的還原聚合商業(yè)化，還有基于光刻的金屬制造 (LMM)、投影微立體光刻(PµSL) 和數(shù)字復合材料制造(DCM)，這是一種填充光聚合物技術(shù)，將金屬和陶瓷纖維等功能添加劑引入到液體樹脂中。

• 3D打印技術(shù)的類型：立體光刻 (SLA)、液晶顯示器 (LCD)、數(shù)字光處理 (DLP)、微立體光刻 (μSLA) 等。
• 材料：光聚合物樹脂（可澆注、透明、工業(yè)、生物相容等）
• 尺寸精度：±0.5%（下限±0.15毫米或5納米，采用μSLA）
• 常見應(yīng)用：注塑模狀聚合物原型和最終用途零件、珠寶鑄造、牙科應(yīng)用、消費品
• 優(yōu)點：表面光滑，特征細節(jié)精細
  

2.1 立體光刻 (SLA)

立體光刻技術(shù)由Chuck Hull于1986年發(fā)明，他申請了該技術(shù)的專利，并成立了3D Systems公司并將其商業(yè)化，如今，來自眾多3D打印機制造商的愛好者和專業(yè)人士都可以使用該技術(shù)。SLA打印機使用鏡子，稱為檢流計或振鏡，其中一個位于X軸，另一個位于Y軸，這些振鏡快速將一束（或兩束）激光束穿過樹脂，選擇性地固化和凝固該區(qū)域內(nèi)物體的橫截面，并逐層建造它，當每一層都在正確的位置固化時，它就會向上移動以拉出硬化的樹脂層，并為另一個液體層騰出空間，然后由激光固化。

大多數(shù)SLA打印機使用固態(tài)激光器來固化零件，此版本聚合的一個缺點是與我們的下一種方法(DLP)相比，點激光可能需要更長的時間來追蹤物體的橫截面，而我們的下一種方法通過閃光來立即硬化整個層，然而，激光可以產(chǎn)生一些工程級樹脂所需的更強的光。

2.1.1 微立體光刻 (μSLA)

顧名思義，該版本的SLA屬于缸聚合系列，可打印微型部件，或分辨率在2微米至50微米之間，作為參考，人類頭發(fā)的平均寬度為75微米。這是所謂的“微型3D打印”技術(shù)之一，µSLA涉及將感光材料（液體樹脂）暴露在紫外激光下，不同之處在于使用專用的樹脂、先進的激光器以及透鏡的添加，這些都產(chǎn)生了幾乎令人難以置信的小光點。

2.1.2 雙光子聚合(TPP)

另一種微型3D打印技術(shù)TPP（也稱為2PP）可以歸類為SLA，因為它也涉及激光和光敏樹脂，它可以打印比µSLA更小的部件，小至0.1微米，TPP使用脈沖飛秒激光聚焦到特殊樹脂中的狹小點上，然后使用該點來固化樹脂中的各個 3D像素（也稱為體素）。通過在預定義的路徑中逐層順序固化這些納米到微米的小體素，您可以創(chuàng)建3D對象，它們可以有幾毫米大，同時保持納米分辨率。
TPP 目前用于研究、醫(yī)療應(yīng)用和微型零件的制造，例如微型電極和光學傳感器。

2.2 數(shù)字光處理(DLP)

DLP 3D打印使用數(shù)字光投影儀（而不是激光）在樹脂上同時閃爍每層的單個圖像（或針對較大部件進行多次閃爍）。DLP用于在單批次中生產(chǎn)更大的零件或更多的零件，因為無論構(gòu)建多少零件，每一層閃爍都花費完全相同的時間，這使得它通常比SLA中的激光方法要快。由于投影儀是數(shù)字屏幕，因此每一層的圖像均由方形像素組成，從而形成由稱為體素的小矩形塊組成的層，使用發(fā)光二極管(LED) 屏幕或UV光源將光投射到樹脂上，并通過數(shù)字微鏡器件(DMD)將光投射到構(gòu)建表面。

DMD位于光和樹脂之間，由一系列微鏡組成，這些微鏡控制光的投射位置并在構(gòu)建表面上生成光圖案，這使得樹脂在一層內(nèi)的不同位置具有不同的光點（和聚合）?，F(xiàn)代DLP投影儀通常采用數(shù)千微米尺寸的 LED作為光源，它們的開和關(guān)狀態(tài)是單獨控制的，并允許提高XY分辨率，并非所有DLP 3D打印機都是一樣的，光源的功率、穿過的鏡頭、DMD的質(zhì)量決定著打印機的價格。

另外，還有一些DLP 3D打印機將光源安裝在打印機頂部，向下照射到樹脂上，而不是向上照射，這些“自上而下”的機器從頂部閃現(xiàn)一層圖像，一次固化一層，然后將固化的層放回槽中，每次降低打印平臺時，安裝在槽頂部的重涂器都會在樹脂上來回移動以平整新的層。制造商表示，這種方法可以為較大的打印件提供更穩(wěn)定的零件輸出，因為打印過程不是對抗重力，自下而上打印時，打印平臺板上可以垂直懸掛的重量是有限的，同時樹脂槽在打印時還可以支撐打印件，減少了對支撐結(jié)構(gòu)的需求。

2.2.1 投影微立體光刻(PµSL)

PμSL本身就是一種獨特類型的槽聚合，我們將在此添加PμSL作為DLP的子類別。這是另一種微型3D打印技術(shù)，PμSL 使用投影儀發(fā)出的紫外線以微米級（2微米分辨率和5微米層高）固化特殊配方的樹脂層，這種增材制造技術(shù)因其低成本、準確性高、速度快以及可使用的材料范圍廣（包括聚合物、生物材料和陶瓷）而不斷發(fā)展，它在微流體和組織工程、微光學和生物醫(yī)學微型設(shè)備的應(yīng)用中顯示出了巨大潛力。

2.2.2 基于光刻的金屬制造(LMM)

DLP的另一個類別，這種利用光和樹脂進行3D打印的方法可以創(chuàng)建微型金屬零件，適用于手術(shù)工具和微機械零件等應(yīng)用。在LMM中，金屬粉末均勻分散在光敏樹脂中，然后通過投影儀用藍光曝光進行選擇性聚合，打印后，“綠色”部件的聚合物成分被去除，留下全金屬“棕色”部件，并在熔爐中通過燒結(jié)完成整個過程。其中原料包括不銹鋼、鈦、鎢、黃銅、銅、銀和金。

2.3 液晶顯示器(LCD)

液晶顯示器 (LCD)，也稱為掩模立體光刻 (MSLA)，與上面的DLP非常相似，不同之處在于它使用LCD屏幕而不是數(shù)字微鏡器件(DMD)，這對3D打印機的價格有顯著影響。與 DLP 一樣，LCD光掩模以數(shù)字方式顯示，由方形像素組成，LCD 光掩模的像素尺寸決定了打印的粒度，因此，XY精度是固定的，并不取決于鏡頭的變焦或縮放程度（與DLP的情況不同）。

基于DLP的打印機和LCD技術(shù)之間的另一個區(qū)別是，后者使用數(shù)百個單獨發(fā)射器的陣列，而不是激光二極管或DLP燈泡等單點發(fā)射器光源。與DLP類似，LCD在某些條件下可以實現(xiàn)比SLA更快的打印時間，這是因為整個層立即曝光，而不是用激光點追蹤橫截面區(qū)域。由于LCD單元成本低廉，該技術(shù)已成為廉價桌面樹脂打印機領(lǐng)域的首選技術(shù)，但這并不意味著它沒有被專業(yè)者使用，一些工業(yè)3D打印機制造商正在突破技術(shù)極限，取得了令人印象深刻的成果。

3  粉床融合

粉末床熔融 (PBF) 是一種3D打印工藝，其中熱源選擇性地熔化構(gòu)建區(qū)域內(nèi)的粉末顆粒（塑料、金屬或陶瓷），以逐層創(chuàng)建固體物體。粉末床熔融3D打印機通常使用刀片、滾筒和擦拭器在打印床上鋪上一層薄薄的粉末材料，能量（通常來自激光）融合粉末層上的特定點，然后沉積另一個粉末層并融合到前一層，重復這個過程直到整個物體被制造出來，最終產(chǎn)品被未熔化的粉末包裹和支撐。盡管該工藝因材料是塑料還是金屬而異，但PBF可以制造出具有高機械性能（包括強度、耐磨性和耐用性）的零件，用于消費品、機械和工具的最終用途。盡管該領(lǐng)域的3D打印機變得越來越便宜（起價徘徊在25000美元左右），但它仍被認為是專業(yè)或工業(yè)技術(shù)。

• 3D打印技術(shù)的類型：選擇性激光燒結(jié)（SLS）、激光粉末床熔融（LPBF）、電子束熔化（EBM）
• 材料：塑料粉末、金屬粉末、陶瓷粉末
• 尺寸精度： ±0.3%（下限±0.3mm）
• 常見應(yīng)用：功能零件、復雜管道（中空設(shè)計）、小批量零件生產(chǎn)
• 優(yōu)點：功能部件、優(yōu)異的機械性能、復雜的幾何形狀
• 缺點：機器成本較高，材料成本通常較高，構(gòu)建速度較慢
  

3.1 選擇性激光燒結(jié)(SLS)

選擇性激光燒結(jié) (SLS) 使用激光用塑料粉末制造物體。首先，將一箱聚合物粉末加熱到略低于聚合物熔點的溫度，接下來，重涂刀片或擦拭器在構(gòu)建平臺上沉積一層非常薄的粉末材料（通常為0.1毫米厚）。然后，激光（CO 2或光纖）開始根據(jù)數(shù)字模型中布置的圖案掃描表面，激光選擇性地燒結(jié)粉末并固化物體的橫截面。當掃描整個橫截面時，構(gòu)建平臺在高度上向下移動一層厚度，重涂刀片在最近掃描的層頂部沉積一層新的粉末，激光將物體的下一個橫截面燒結(jié)到先前固化的橫截面上。重復這些步驟直到制造出所有物體，未燒結(jié)的粉末保留在適當?shù)奈恢靡灾挝矬w，這減少或消除了對支撐結(jié)構(gòu)的需要，從粉末床上取出零件并清潔后，不需要其他后處理步驟，之后該部件可以進行拋光、涂層或著色。

SLS3D打印機有數(shù)十個差異化因素，不僅包括其尺寸，還包括激光器的功率和數(shù)量、激光器的光斑尺寸、床加熱的時間和方式以及粉末的分布方式，SLS 3D打印中最常見的材料是尼龍（PA6、PA12），但也可以使用TPU和其他材料打印出柔性部件。

3.1.1 微選擇性激光燒結(jié)(μSLS)

μSLS可能屬于SLS或下文所述的激光粉末床融合(LPBF)。它使用激光燒結(jié)粉末材料，例如SLS，但該材料通常是金屬而不是塑料，因此它更像LPBF，無論如何，它是另一種微型3D打印技術(shù)，可以以微米級（低于5 μm）的分辨率創(chuàng)建零件。在μSLS中，將一層金屬納米顆粒墨水涂覆到基材上，然后干燥以產(chǎn)生均勻的納米顆粒層，接下來，使用數(shù)字微鏡陣列圖案化的激光將納米顆粒加熱并燒結(jié)成所需的圖案，然后重復這組步驟以在μSLS系統(tǒng)中構(gòu)建3D零件的每一層。

3.2 激光粉末床熔融(LPBF)

在所有3D打印技術(shù)中，這一技術(shù)的別名最多，這種金屬3D打印方法的正式名稱為激光粉末床熔融 (LPBF)，也被廣泛稱為直接金屬激光燒結(jié) (DMLS) 和選擇性激光熔化 (SLM)。作為粉末床融合的一種子類型，LPBF涉及金屬粉末床和一個或多個高功率激光器（最多12個），LPBF3D打印機使用激光在分子基礎(chǔ)上選擇性地將金屬粉末逐層融合在一起，直到模型完成，LPBF 是一種高度精確的3D打印方法，通常用于創(chuàng)建航空航天、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用的復雜金屬零件。

和SLS一樣，LPBF 3D打印機從分為多個切片的數(shù)字模型開始，打印機將粉末加載到構(gòu)建室中，然后重涂刀片（如擋風玻璃刮水器）或滾筒將其在構(gòu)建板上鋪展成薄層，激光將層描繪到粉末上。然后構(gòu)建平臺向下移動，施加另一層粉末并將其融合到第一層粉末上，直到構(gòu)建出整個物體。構(gòu)建室是封閉的、密封的，并且在大部分情況下充滿惰性氣體，例如氮氣或氬氣混合物，這確保金屬在熔化過程中不會氧化，并有助于清除熔化過程中的碎片。

打印床上的填充粉末在打印過程中為模型提供了一些支撐，未使用的金屬粉末可以重新用于下次打印。打印后，將零件從粉末床上取出、清潔，并且通常進行二次熱處理以消除應(yīng)力，剩余的粉末被回收并重復使用。LPBF 3D打印機的差異化因素包括激光器的類型、強度和數(shù)量，小型的LPBF打印機一般有一個30瓦激光器，而工業(yè)版本一般有12個1000瓦激光器。LPBF機器使用常見的工程合金，例如不銹鋼、鎳高溫合金和鈦合金，有數(shù)十種金屬可用于LPBF工藝。

3.3 電子束熔煉(EBM)

EBM，也稱為電子束粉末床熔融（EBPBF），是一種類似于LPBF的金屬3D 打印方法，但使用的是電子束而不是光纖激光器，該技術(shù)用于制造鈦骨科植入物、噴氣發(fā)動機渦輪葉片和銅線圈等零件。選擇EBM而不是基于激光的金屬 3D打印有以下幾個原因。首先，電子束產(chǎn)生更多的功率和熱量，這是某些金屬和應(yīng)用所需要的。第二，EBM不是在惰性氣體環(huán)境中而是在真空室中進行，以防止光束散射，構(gòu)建室溫度最高可達1000℃，在某些情況下甚至更高。最后，由于電子束使用電磁束控制，因此它的移動速度比激光更高，甚至可以分開以同時曝光多個區(qū)域。

EBM相對于LPBF的優(yōu)勢之一是它能夠處理導電材料和反射金屬（例如銅）。EBM的另一個特點是能夠在構(gòu)建室中將單獨的部件嵌套或堆疊在彼此的頂部，因為它們不一定必須連接到構(gòu)建板上，這大大增加了產(chǎn)量。與激光相比，電子束通常會產(chǎn)生更大的層厚度和不太詳細的表面特征，由于構(gòu)建室中的高溫，EBM 打印部件可能不需要通過打印后熱處理來消除應(yīng)力。
   
4  材料噴射

材料噴射是一種3D打印工藝，其中微小的材料液滴沉積在構(gòu)建板上，然后凝固或固化，使用暴露在光線下會固化的光聚合物或蠟滴，一次一層地構(gòu)建物體。材料噴射過程的性質(zhì)允許在同一物體上打印不同的材料，因此該技術(shù)的主要應(yīng)用是制造多種顏色和紋理的零件。

• 3D打印技術(shù)的類型：材料噴射（MJ）、納米顆粒噴射（NPJ）
• 材料：光聚合物樹脂（標準、可澆注、透明、高溫）、蠟
• 尺寸精度： ±0.1毫米
• 常見應(yīng)用：全彩產(chǎn)品原型、注塑模具原型、小批量注塑模具、醫(yī)療模型、時裝
• 優(yōu)點：紋理表面光潔度、全彩和多種材料可供選擇
• 缺點：材料有限，不適合要求苛刻的機械零件，成本比其他樹脂技術(shù)更高
  

4.1 材料噴射(M-Jet)

聚合物材料噴射 (M-Jet) 是一種3D打印工藝，其中一層光敏樹脂有選擇地沉積到構(gòu)建板上并用紫外 (UV) 光固化，沉積并固化一層后，將構(gòu)建平臺降低一層厚度，并重復該過程以構(gòu)建3D物體，M-Jet將樹脂3D打印的出色細節(jié)與長絲 3D打印 (FDM) 的速度相結(jié)合，以創(chuàng)建具有逼真顏色和紋理的零件和原型。

M-Jet機器以逐行方式從多排打印頭沉積構(gòu)建材料，這種方法使打印機能夠在一條生產(chǎn)線上制造多個物體，而不會影響構(gòu)建速度，只要模型在構(gòu)建平臺上正確排列，并且每條構(gòu)建線內(nèi)的空間得到優(yōu)化，M-Jet就可以比許多其他類型的樹脂3D打印機更快地生產(chǎn)零件。使用M-Jet制作的物體需要支撐，支撐是在構(gòu)建過程中同時使用可溶解材料打印的，而可溶解材料在后處理階段會被移除，M-Jet 是唯一一種可提供多材料打印和全彩物體的3D打印技術(shù)，與還原聚合技術(shù)不同，M-Jet不需要后固化，因為打印機中的紫外線會完全固化每一層。

4.1.1 氣溶膠噴射

氣溶膠噴射（Aerosol Jet）是Optomec公司開發(fā)的一項獨特技術(shù)，主要用于3D打印電子產(chǎn)品，電阻器、電容器、天線、傳感器和薄膜晶體管等元件均采用Aerosol Jet技術(shù)印刷。它可以粗略地比作噴漆，但它與工業(yè)涂層工藝的區(qū)別在于它可以用來打印全3D物體，將電子墨水放入霧化器中，霧化器會產(chǎn)生直徑為1至5微米的濃霧，其中含有材料的液滴，然后，氣溶膠霧被輸送到沉積頭，在那里被鞘氣聚焦，從而產(chǎn)生高速顆粒噴霧。由于能量方法，該技術(shù)有時被歸類為定向能量沉積，但由于在這種情況下材料是液滴形式，因此我們將其包含在材料噴射中。

4.1.2 塑料自由成型


德國阿博格公司創(chuàng)建了一種名為塑料自由成型 (APF) 的技術(shù)，該技術(shù)是擠出技術(shù)和材料噴射技術(shù)的交叉技術(shù)。它使用市售的塑料顆粒，這些塑料顆粒在注塑過程中熔化并移動到排出裝置，高頻噴嘴閉合件可產(chǎn)生快速打開和關(guān)閉運動，每秒可產(chǎn)生多達200個直徑在0.2至0.4毫米之間的微小塑料滴，液滴在冷卻時與硬化材料結(jié)合，一般來說，不需要后期處理，但如果使用了支撐材料，則必須將其移除。

4.2 納米粒子噴射(NPJ)

納米粒子噴射 (NPJ) 是為數(shù)不多的難以簡單分類的專有技術(shù)之一，它使用帶有數(shù)千個噴墨噴嘴的打印頭陣列，可同時將數(shù)百萬超細材料滴以超薄層的形式噴射到構(gòu)建托盤上，并同時噴射支撐材料。由此產(chǎn)生的3D零件僅殘留少量粘合劑，這些粘合劑在燒結(jié)后處理中被去除。

5  粘合劑噴射

粘合劑噴射是一種3D打印工藝，其中液體粘合劑選擇性地粘合粉末層中的區(qū)域，該技術(shù)使用粉末材料（金屬、塑料、陶瓷、木材、糖等）和通過噴墨沉積的液體材料，無論是金屬、塑料、沙子還是其他粉末材料，粘合劑噴射過程本質(zhì)上都是相同的。首先，重涂刀片或滾筒在構(gòu)建平臺上涂上一層薄薄的粉末，然后，帶有噴墨噴嘴的打印頭經(jīng)過該床，選擇性地沉積粘合劑或熔合劑的液滴，以將粉末顆粒粘合在一起，當該層完成后，構(gòu)建平臺向下移動，刀片或滾筒重新涂覆表面，然后重復該過程，直到整個部件完成。最后打印結(jié)束這些零件被包裹在粉末材料床中，需要將其挖出，多余的粉末被收集起來并可以重復使用。

根據(jù)材料的不同，需要進行后處理，但沙子除外，沙子通常可以直接當作打印機用作型芯或模具，當粉末是金屬或陶瓷時，涉及熱的后處理會熔化掉粘合劑，只留下金屬，塑料零件后處理包括固化階段，并且通常包括涂層以改善表面光潔度，另外還可以對聚合物粘合劑噴射部件進行拋光、噴漆和打磨。長期以來，粘合劑噴射被認為是一種“冷”技術(shù)，因為與在粉末金屬或聚合物上使用激光或電子束不同，在后處理之前，該過程中沒有熱量。然而，當我們談?wù)摼酆衔镎澈蟿﹪娚鋾r，情況可能會發(fā)生變化。

粘合劑噴射速度快且生產(chǎn)率高，因此與其他增材制造方法相比，它可以更經(jīng)濟高效地生產(chǎn)大量零件。金屬粘合劑噴射適用于多種金屬，在最終用途消費品、工具和批量備件中很受歡迎，冷聚合物粘合劑噴射的材料選擇有限，并且生產(chǎn)的部件結(jié)構(gòu)性能較低，但隨著熱量不同通常使用尼龍和TPU。

• 3D打印技術(shù)的子類型：金屬粘合劑噴射、聚合物粘合劑噴射、砂粘合劑噴射、多射流融合、高速燒結(jié)、選擇性吸收融合
• 材料：沙子、聚合物、金屬、陶瓷等。
• 尺寸精度：±0.2 毫米（金屬）或±0.3 毫米（沙子）
• 常見應(yīng)用：功能金屬零件、全彩模型、砂鑄件和模具
• 優(yōu)點：低成本、大構(gòu)建量、功能性金屬部件、出色的色彩再現(xiàn)、快速打印速度、無支撐設(shè)計靈活性
• 缺點：對于金屬來說這是一個多步驟的過程，并且用冷工藝制成的聚合物零件機械強度不高
  

5.1 金屬粘合劑噴射

粘合劑噴射還用于制造具有復雜幾何形狀的固體金屬物體，遠遠超出了傳統(tǒng)制造技術(shù)的能力。金屬粘合劑噴射對于批量金屬零件生產(chǎn)和實現(xiàn)輕量化來說是一項非常有吸引力的技術(shù)，由于粘合劑噴射可以打印具有復雜圖案填充的零件而不是實心零件，因此所得零件的重量大大減輕，同時強度也很高，粘合劑噴射的孔隙率特征還可用于實現(xiàn)醫(yī)療應(yīng)用的更輕的端部部件，例如植入物?？傮w而言，金屬粘合劑噴射零件的材料性能與金屬注射成型生產(chǎn)的金屬零件相當，金屬注射成型是大規(guī)模生產(chǎn)金屬零件最廣泛使用的制造方法之一。此外，粘合劑噴射部件表現(xiàn)出更高的表面光滑度，尤其是在內(nèi)部通道中。

金屬粘合劑噴射部件在打印后需要進行二次加工才能獲得良好的機械性能。剛出廠時，零件基本上由用聚合物粘合劑粘合在一起的金屬顆粒組成，這些所謂的“綠色部件”很脆弱，無法按原樣使用。當零件完成打印并將其從金屬粉末床上取出（稱為除粉的過程）后，需要像熱固化等一些工藝，然后在爐中進行熱處理（稱為燒結(jié)的過程），打印參數(shù)和燒結(jié)參數(shù)均針對特定零件幾何形狀、材料和所需密度進行調(diào)整。有時會使用青銅或其他金屬來滲透粘合劑噴射部件中的空隙，從而實現(xiàn)零孔隙率。

5.2 塑料粘合劑噴射（MJF、HSS、SAF）

塑料粘合劑噴射與金屬粘合劑噴射非常相似，因為它涉及粉末和液體粘合劑，正如我們上面提到的，聚合物粘合劑噴射可以分為冷工藝和熱工藝。聚合物粘合劑噴射首先將聚合物粉末（通常是尼龍的一種）以薄層分布在構(gòu)建平臺上，然后，噴墨頭將粘合劑狀膠水（或其他流體，包括彩色墨水、易熔或輻射吸收流體和磁性流體）精確地分配到每層上聚合物應(yīng)連接的位置。在某些方法中，有一個加熱單元連接到噴墨頭或單獨的托架上，該加熱單元將接收流體層的部分融合在一起，包含該加熱步驟的方法比不包含該加熱步驟的方法可以制造出更堅固的部件，因為聚合物粉末基本上熔化在一起，而不僅僅是粘合在一起。

熱噴射粘合劑，例如多射流融合、高速燒結(jié)和選擇性吸收融合，可與使用激光熔化聚合物粉末的技術(shù)（稱為選擇性激光燒結(jié)）相媲美，但速度更快，表面光潔度更高，而且可以重復利用打印機運行時留下的粉末，這是一項多功能技術(shù)，已應(yīng)用于從汽車到醫(yī)療保健再到消費品等多個行業(yè)。無需加熱的粘合劑噴射變化可以用另一種材料填充以提高強度，這些冷粘合劑噴射工藝還包含彩色墨水，可以生產(chǎn)用于醫(yī)療建模和產(chǎn)品原型的多色部件。打印完成后，塑料部件將從粉末床上取出并進行清潔，無需任何進一步處理即可使用。

5.2 砂粘合劑噴射

砂粘合劑噴射可以說與塑料粘合劑噴射相比是相同的技術(shù)，但打印機和應(yīng)用場景的不同足以在此處獲得單獨的條目，事實上，生產(chǎn)大型砂鑄模具、模型和型芯是粘合劑噴射技術(shù)最常見的用途之一。該工藝成本低且速度快，使其成為鑄造廠的絕佳解決方案，使用傳統(tǒng)技術(shù)很難或不可能生產(chǎn)的精細圖案設(shè)計可以在幾個小時內(nèi)打印出來。

砂粘合劑噴射3D打印機可使用砂巖或石膏生產(chǎn)零件。打印后，將型芯和模具從構(gòu)建區(qū)域中取出并進行清潔，以除去周圍松散的沙子，模具通常可立即用于鑄造，鑄造后，將模具拆開，取出最終的金屬部件。

6  定向能量沉積

  

定向能量沉積 (DED) 是一種3D打印工藝，其中金屬材料在沉積的同時被強大的能量輸送和熔化，這是3D打印最廣泛的類別之一，根據(jù)材料的形式（線材或粉末）和能量的類型（激光、電子束、電弧、超音速、熱等）包含一長串子類別。從本質(zhì)上講，它是金屬可以控制沉積為層（不是擠壓）的一種方式，并且它與焊接有很多共同點。該技術(shù)用于逐層構(gòu)建打印件，但更常見的是，它用于通過將材料直接沉積在現(xiàn)有金屬零件上來修復金屬物體或為其添加功能，該過程通常隨后進行CNC加工，以實現(xiàn)更嚴格的公差。DED與CNC的結(jié)合使用非常普遍，因此有一種3D打印子類型稱為混合3D打印。

DED的子類別可以根據(jù)原料類型或能源類型來劃分，我們選擇按能源類型對它們進行分組，以突出能源在最終產(chǎn)品中產(chǎn)生的差異。當這種印刷方法中使用的材料為粉末形式時，通常將粉末與惰性氣體一起噴涂，以減少或消除氧化的可能性。對于粉末原料，還可以使用多種粉末來混合材料并獲得不同的結(jié)果。當原料是焊絲（較便宜的選擇）時，該技術(shù)被比作機器人焊接，但它要復雜得多。

• 定向能量沉積的子類型：粉末激光能量沉積、線弧增材制造 (WAAM)、線電子束能量沉積、冷噴涂
• 材料：各種金屬，線材和粉末形式
• 尺寸精度：±0.1毫米
• 常見應(yīng)用： 修復高端汽車/航空航天部件、功能原型和最終零件
• 優(yōu)點：成型率高，能夠在現(xiàn)有部件中添加金屬
• 缺點：由于無法制作支撐結(jié)構(gòu)而無法制作復雜的形狀，表面光潔度和精度普遍較差
  

6.1 激光定向能量沉積

激光定向能量沉積(L-DED)也稱為激光金屬沉積(LMD)或激光工程凈成型 (LENS)，是一種3D打印技術(shù)，使用金屬粉末或金屬絲通過一個或多個噴嘴送入，并通過的強激光熔化在構(gòu)建平臺或金屬零件上，隨著噴嘴和激光的移動或零件在多軸轉(zhuǎn)盤上的移動，物體被一層一層地構(gòu)建起來，構(gòu)建速度比粉末床熔合更快，但會導致表面質(zhì)量較低且精度顯著降低，通常需要大量的后加工。

激光DED打印機通常具有充滿氬氣的密封室，以避免氧化，在加工活性較低的金屬時，它們還可以用局部氬氣或氮氣流進行操作。此技術(shù)常用的金屬包括不銹鋼、鈦和鎳合金。這種打印方法通常用于修復高端航空航天和汽車部件，例如噴氣發(fā)動機葉片，但也用于生產(chǎn)整個部件。

6.2 電子束定向能量沉積

電子束DED，也稱為線電子束能量沉積，是一種與激光DED非常相似的3D打印工藝。它是在真空室中進行的，可以生產(chǎn)出非常干凈、高質(zhì)量的金屬，當金屬絲通過一個或多個噴嘴送入時，它會被電子束熔化，各層是單獨構(gòu)建的，電子束形成一個微小的熔池，焊絲由送絲機送入熔池。當處理高性能金屬和活性金屬（例如銅、鈦、鈷和鎳的合金）時，選擇電子束進行DED，使用電子束的金屬絲饋送DED比粉末饋送更快，該過程在真空室中進行。

DED機器實際上在打印尺寸方面不受限制，例如，3D打印機制造商Sciaky 擁有一臺EB DED機器，可以以每小時3至9公斤材料的速度生產(chǎn)近六米長的零件，事實上，電子束DED被譽為制造金屬零件最快的方法之一，盡管不是最精確的，這使得它非常適合制造大型結(jié)構(gòu)，例如機身或替換零件，如渦輪葉片等零件的機械加工。

6.3 線定向能量沉積

線定向能量沉積，也稱為線弧增材制造 (WAAM)，是一種3D打印，它使用等離子或線弧形式的能量來熔化線材形式的金屬，然后通過機械臂將金屬層沉積到打印設(shè)備上。選擇這種方法而不是涉及激光或電子束的類似技術(shù)，是因為它不需要密封室，并且可以使用與傳統(tǒng)焊接相同的金屬（有時是完全相同的材料）。

電能量沉積被認為是DED技術(shù)中最具成本效益的選擇，因為它可以使用現(xiàn)有的弧焊機器人和電源，因此進入門檻相對較低，與焊接不同，該技術(shù)使用復雜的軟件來控制過程中的一系列變量，包括機械臂的熱管理和刀具路徑。

打印完成后無需拆除支撐結(jié)構(gòu)，成品零件通常會根據(jù)需要進行CNC加工，以達到嚴格的公差，之后通常打印零件會經(jīng)過熱處理以消除殘余應(yīng)力。
  
6.4 冷噴涂

冷噴涂是一種DED 3D打印技術(shù)，它以超音速噴射金屬粉末將它們粘合在一起而不熔化它們，幾乎不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，所以也不會出現(xiàn)因熱應(yīng)力而產(chǎn)生的熱裂紋或其他可能影響熔融技術(shù)的常見問題。自2000年以來，它一直被用作涂層工藝，但最近，幾家公司已將冷噴涂用于增材制造，因為它可以比典型金屬3D打印高約50至100倍的速度，以精確的幾何形狀沉積長達幾厘米的金屬，并且打印機不需要惰性氣體或真空室。

與其他DED工藝一樣，冷噴涂無法產(chǎn)生具有良好表面質(zhì)量或細節(jié)的打印件，但這并不總是需要的，而且零件可以打印結(jié)束之后立即使用。

6.5 熔融直接能量沉積

熔融直接能量沉積是一種3D打印工藝，利用熱量熔化（或接近熔化）金屬（通常是鋁），然后將其逐層沉積在構(gòu)建板上以形成3D物體。該技術(shù)與金屬擠壓3D打印的不同之處在于，擠壓版本使用內(nèi)部含有少量聚合物的金屬原料使金屬可擠壓，然后在熱處理階段除去聚合物，而Molten DED使用純金屬。人們還可以將熔融或液體DED比作材料噴射，但液態(tài)金屬通常從噴嘴中流出，而不是沉積液滴的噴嘴陣列。

使用熱量熔化然后沉積金屬的潛在好處是能夠比其他DED工藝使用更少的能源，并且有可能直接使用回收金屬作為原料，而不是金屬絲或高度加工的金屬粉末。

7  片材層壓

  

從技術(shù)上講，片材層壓是3D打印的一種形式，盡管它與上述技術(shù)有很大不同，它的功能是通過將非常薄的材料片堆疊或?qū)訅涸谝黄饋懋a(chǎn)生3D物體，然后通過機械或激光切割形成最終形狀。材料層可以使用多種方法融合在一起，具體取決于所討論的材料，材料范圍從紙張、聚合物到金屬。當零件被層壓然后激光切割或機加工成所需形狀時，會比其他3D打印技術(shù)產(chǎn)生更多的浪費。

制造商使用片材層壓以相對較高的速度生產(chǎn)具有成本效益的非功能性原型，這也是一種很有前途的電池技術(shù)，并且可用于生產(chǎn)復合材料物品，因為所使用的材料可以在打印過程中互換。

• 3D 打印技術(shù)的類型：層壓物體制造 (LOM)、超聲波固結(jié) (UC)
• 材料：紙張、聚合物和片狀金屬
• 尺寸精度：±0.1毫米
• 常見應(yīng)用：非功能原型、多色印刷品、鑄造模具。
• 優(yōu)點：可快速生產(chǎn)，復合打印
• 缺點：精度低，浪費較多，部分零件需要后期制作工作
  

7.1 層壓增材制造

層壓將材料片層壓在一起并使用膠水粘合在一起，然后使用刀（或激光或數(shù)控銑床）將分層的物體切割成正確的形狀。如今，該技術(shù)已不太常見，因為其他 3D打印技術(shù)的成本已經(jīng)下降，而其他技術(shù)類別中3D打印機的尺寸、速度和易用性卻大幅提高。

7.1.1 粘性光刻制造 (VLM)

VLM是BCN3D的一項專利3D打印工藝，可將高粘度光敏樹脂薄層層壓到透明轉(zhuǎn)移膜上。機械系統(tǒng)允許樹脂從薄膜的兩側(cè)層壓，從而可以組合不同的樹脂以獲得多材料零件和易于拆卸的支撐結(jié)構(gòu)，這項技術(shù)尚未投入商業(yè)應(yīng)用，也可能屬于樹脂3D打印技術(shù)之一。

7.1.2 基于復合材料的增材制造 (CBAM)

Startup Impossible Objects獲得了這項技術(shù)的專利，該技術(shù)將碳、玻璃或凱夫拉纖維墊與熱塑性塑料熔合以制造零件。

7.1.3 選擇性層壓復合物體制造 (SLCOM)

EnvisionTEC（現(xiàn)稱為ETEC，隸屬于Desktop Metal）于2016年開發(fā)了這項技術(shù)，該技術(shù)使用熱塑性塑料作為基礎(chǔ)材料和編織纖維復合材料。

以上就是我們對3D打印七大主要類型的全面總結(jié)，本文并未涵蓋3D打印七大類別的所有內(nèi)容。

注：本文由資源庫翻譯，原文來自all3dp。

很多3D打印新手面臨的一個挑戰(zhàn)是無法區(qū)分不同類型的3D打印工藝。如果認為3D打印只是從熱噴嘴中擠出的塑料并堆疊成形狀就太局限了，其實它的意義遠不止于此！

事實上，3D打印，也稱為增材制造，是一個涵蓋了使用完全不同的機器和材料的多種截然不同的3D打印工藝的總稱。當我們想到當今3D打印的一些東西，從鉛筆架到火箭發(fā)動機，你就會意識到這些技術(shù)截然不同，但也有一些關(guān)鍵的共同之處。例如，所有3D打印都從數(shù)字模型開始，因為該技術(shù)本質(zhì)上是數(shù)字化的，零件或產(chǎn)品最初是使用計算機輔助設(shè)計(CAD)軟件設(shè)計的或從數(shù)字零件存儲庫獲取的電子文件。然后，將設(shè)計文件放入特殊的構(gòu)建準備軟件中，將其分解為要進行3D打印的切片或?qū)?，它將模型轉(zhuǎn)換為切片并生成3D打印機遵循的路徑指令。

增材制造的類型可以根據(jù)其生產(chǎn)的內(nèi)容或使用的材料類型來劃分，但為了將結(jié)構(gòu)應(yīng)用于全球范圍內(nèi)的技術(shù)，國際標準組織(ISO)將其分為七種一般類型：材料擠壓、還原聚合、粉床融合、材料噴射、粘合劑噴射、定向能量沉積和片材層壓。在這篇文章中，您將了解這些技術(shù)之間的區(qū)別以及每種技術(shù)的典型應(yīng)用。

1  材料擠壓

材料擠出正如其聽起來的那樣：材料通過噴嘴擠出，通常，該材料是塑料絲通過加熱的噴嘴，在此過程中將其熔化，打印機沿著切片軟件確定的路徑將材料沉積在打印平臺上，然后絲材冷卻并固化形成固體，這是3D打印最常見的形式。

考慮到可以擠出的材料幾乎沒有限制，包括塑料、金屬漿料、混凝土、生物凝膠和各種食品，這是一個極其廣泛的類別。這種類型的3D打印機價格從幾百元到七位數(shù)不等。

• 材料擠出的子類型：熔融沉積建模(FDM)、建筑3D打印、微型3D打印、生物3D打印
• 材料：塑料、金屬、食品、混凝土等
• 尺寸精度： ±0.5%（下限±0.5mm）
• 常見應(yīng)用：原型、電氣外殼、形狀和配合測試、夾具和固定裝置、熔模鑄造模型、房屋等。
• 優(yōu)點：成本最低的3D打印方法、材料范圍廣泛
• 缺點：材料性能（強度、耐用性等）通常較低，而且尺寸通常不那么精確
  

1.1 熔融沉積成型(FDM)

FDM與所有3D打印技術(shù)一樣，從數(shù)字模型開始，然后將其轉(zhuǎn)換為3D打印機遵循的指令，通過FDM，線軸上的一根細絲（或一次多根）被加載到3D打印機中，并送入擠出頭中的打印機噴嘴，打印機噴嘴被加熱到所需的溫度，導致細絲軟化，從而連續(xù)的層將連接起來形成堅固的部件。

當打印機沿著XY平面上的指定坐標移動擠出頭時，它會繼續(xù)鋪設(shè)第一層，然后，擠出頭上升到下一個高度（Z平面），重復打印橫截面的過程，一層一層地構(gòu)建，直到物體完全成型。根據(jù)對象的幾何形狀，有時需要添加支撐結(jié)構(gòu)以在打印時支撐模型，例如，如果模型具有陡峭的懸垂部分，這些支撐在打印后將被移除，也有一些支撐結(jié)構(gòu)材料可以溶解在水或其他溶液中。

1.2 生物3D打印

生物3D打印是一種增材制造工藝，通過有機或生物材料（例如活細胞和營養(yǎng)物質(zhì)）相結(jié)合以創(chuàng)建類似天然組織的三維結(jié)構(gòu)，換句話說，生物打印是一種3D打印，可以生產(chǎn)從骨組織、血管到活體組織的任何東西，它用于各種醫(yī)學研究和應(yīng)用，包括組織工程、藥物測試和開發(fā)以及創(chuàng)新的再生醫(yī)學療法。3D生物打印的實際定義仍在不斷發(fā)展。從本質(zhì)上講，3D生物打印的工作原理與FDM 3D打印類似，屬于材料擠壓系列，盡管擠壓不是唯一的生物打印方法。

3D生物打印使用從針中排出的材料來創(chuàng)建層，這些被稱為生物墨水的材料主要由活體物質(zhì)組成，例如載體材料中的細胞（如膠原蛋白、明膠、透明質(zhì)酸、絲、藻酸鹽或納米纖維素），它們?yōu)榻Y(jié)構(gòu)生長和營養(yǎng)物質(zhì)吸收的分子支架提供支持。

1.3 建筑3D打印

     建筑3D打印是一個快速增長的材料擠出領(lǐng)域。該技術(shù)涉及使用超大型3D打印機（通常高達數(shù)十米）從噴嘴擠出混凝土等建筑材料，這些機器通常以龍門架或機械臂系統(tǒng)的形式出現(xiàn)。如今，3D建筑打印技術(shù)已用于住宅、建筑特色以及從水井到墻壁的建筑項目，有學者表示它有可能顯著擾亂整個建筑行業(yè)，因為它減少了對勞動力的需求并減少了建筑垃圾。

美國和歐洲有數(shù)十座3D打印房屋，并且正在研究開發(fā)3D建筑技術(shù)，該技術(shù)將使用在月球和火星上發(fā)現(xiàn)的材料為未來的探險隊建造棲息地，用當?shù)赝寥来婊炷吝M行打印，這種更可持續(xù)的建筑方法一直備受關(guān)注。

2  還原聚合

缸聚合（也稱為樹脂3D打?。┦且幌盗?D打印工藝，它使用光源在缸中選擇性地固化（或硬化）光聚合物樹脂。換句話說，光被精確地引導到液體塑料的特定點或區(qū)域以使其硬化。第一層固化后，構(gòu)建平臺會向上或向下移動少量（通常在0.01到0.05毫米之間），然后固化下一層，連接上一層，逐層重復此過程，直到形成3D零件。3D 打印過程完成后，將清潔物體以去除剩余的液態(tài)樹脂，并進行后固化（在陽光下或紫外線室中）以增強零件的機械性能。

三種最常見的還原聚合形式是立體光刻 (SLA)、數(shù)字光處理 (DLP)和液晶顯示器 (LCD)（也稱為掩模立體光刻 (MSLA)），這些類型的3D打印技術(shù)之間的根本區(qū)別在于光源以及如何使用光源來固化樹脂。部分3D打印機制造商，尤其是那些制造專業(yè)級3D打印機的制造商，已經(jīng)開發(fā)出獨特且獲得專利的桶聚合變體，因此你可能會在市場上看到不同的技術(shù)名稱。工業(yè)3D打印機制造商Carbon使用一種稱為數(shù)字光合成(DLS)的缸聚合技術(shù)，Stratasys的Origin將其技術(shù)稱為可編程光聚合(P³)，Formlabs 提供所謂的低力立體光刻(LFS)，而Azul 3D第一個將大面積快速印刷(HARP)形式的還原聚合商業(yè)化，還有基于光刻的金屬制造 (LMM)、投影微立體光刻(PµSL) 和數(shù)字復合材料制造(DCM)，這是一種填充光聚合物技術(shù)，將金屬和陶瓷纖維等功能添加劑引入到液體樹脂中。

• 3D打印技術(shù)的類型：立體光刻 (SLA)、液晶顯示器 (LCD)、數(shù)字光處理 (DLP)、微立體光刻 (μSLA) 等。
• 材料：光聚合物樹脂（可澆注、透明、工業(yè)、生物相容等）
• 尺寸精度：±0.5%（下限±0.15毫米或5納米，采用μSLA）
• 常見應(yīng)用：注塑模狀聚合物原型和最終用途零件、珠寶鑄造、牙科應(yīng)用、消費品
• 優(yōu)點：表面光滑，特征細節(jié)精細
  

2.1 立體光刻 (SLA)

立體光刻技術(shù)由Chuck Hull于1986年發(fā)明，他申請了該技術(shù)的專利，并成立了3D Systems公司并將其商業(yè)化，如今，來自眾多3D打印機制造商的愛好者和專業(yè)人士都可以使用該技術(shù)。SLA打印機使用鏡子，稱為檢流計或振鏡，其中一個位于X軸，另一個位于Y軸，這些振鏡快速將一束（或兩束）激光束穿過樹脂，選擇性地固化和凝固該區(qū)域內(nèi)物體的橫截面，并逐層建造它，當每一層都在正確的位置固化時，它就會向上移動以拉出硬化的樹脂層，并為另一個液體層騰出空間，然后由激光固化。

大多數(shù)SLA打印機使用固態(tài)激光器來固化零件，此版本聚合的一個缺點是與我們的下一種方法(DLP)相比，點激光可能需要更長的時間來追蹤物體的橫截面，而我們的下一種方法通過閃光來立即硬化整個層，然而，激光可以產(chǎn)生一些工程級樹脂所需的更強的光。

2.1.1 微立體光刻 (μSLA)

顧名思義，該版本的SLA屬于缸聚合系列，可打印微型部件，或分辨率在2微米至50微米之間，作為參考，人類頭發(fā)的平均寬度為75微米。這是所謂的“微型3D打印”技術(shù)之一，µSLA涉及將感光材料（液體樹脂）暴露在紫外激光下，不同之處在于使用專用的樹脂、先進的激光器以及透鏡的添加，這些都產(chǎn)生了幾乎令人難以置信的小光點。

2.1.2 雙光子聚合(TPP)

另一種微型3D打印技術(shù)TPP（也稱為2PP）可以歸類為SLA，因為它也涉及激光和光敏樹脂，它可以打印比µSLA更小的部件，小至0.1微米，TPP使用脈沖飛秒激光聚焦到特殊樹脂中的狹小點上，然后使用該點來固化樹脂中的各個 3D像素（也稱為體素）。通過在預定義的路徑中逐層順序固化這些納米到微米的小體素，您可以創(chuàng)建3D對象，它們可以有幾毫米大，同時保持納米分辨率。
TPP 目前用于研究、醫(yī)療應(yīng)用和微型零件的制造，例如微型電極和光學傳感器。

2.2 數(shù)字光處理(DLP)

DLP 3D打印使用數(shù)字光投影儀（而不是激光）在樹脂上同時閃爍每層的單個圖像（或針對較大部件進行多次閃爍）。DLP用于在單批次中生產(chǎn)更大的零件或更多的零件，因為無論構(gòu)建多少零件，每一層閃爍都花費完全相同的時間，這使得它通常比SLA中的激光方法要快。由于投影儀是數(shù)字屏幕，因此每一層的圖像均由方形像素組成，從而形成由稱為體素的小矩形塊組成的層，使用發(fā)光二極管(LED) 屏幕或UV光源將光投射到樹脂上，并通過數(shù)字微鏡器件(DMD)將光投射到構(gòu)建表面。

DMD位于光和樹脂之間，由一系列微鏡組成，這些微鏡控制光的投射位置并在構(gòu)建表面上生成光圖案，這使得樹脂在一層內(nèi)的不同位置具有不同的光點（和聚合）?，F(xiàn)代DLP投影儀通常采用數(shù)千微米尺寸的 LED作為光源，它們的開和關(guān)狀態(tài)是單獨控制的，并允許提高XY分辨率，并非所有DLP 3D打印機都是一樣的，光源的功率、穿過的鏡頭、DMD的質(zhì)量決定著打印機的價格。

另外，還有一些DLP 3D打印機將光源安裝在打印機頂部，向下照射到樹脂上，而不是向上照射，這些“自上而下”的機器從頂部閃現(xiàn)一層圖像，一次固化一層，然后將固化的層放回槽中，每次降低打印平臺時，安裝在槽頂部的重涂器都會在樹脂上來回移動以平整新的層。制造商表示，這種方法可以為較大的打印件提供更穩(wěn)定的零件輸出，因為打印過程不是對抗重力，自下而上打印時，打印平臺板上可以垂直懸掛的重量是有限的，同時樹脂槽在打印時還可以支撐打印件，減少了對支撐結(jié)構(gòu)的需求。

2.2.1 投影微立體光刻(PµSL)

PμSL本身就是一種獨特類型的槽聚合，我們將在此添加PμSL作為DLP的子類別。這是另一種微型3D打印技術(shù)，PμSL 使用投影儀發(fā)出的紫外線以微米級（2微米分辨率和5微米層高）固化特殊配方的樹脂層，這種增材制造技術(shù)因其低成本、準確性高、速度快以及可使用的材料范圍廣（包括聚合物、生物材料和陶瓷）而不斷發(fā)展，它在微流體和組織工程、微光學和生物醫(yī)學微型設(shè)備的應(yīng)用中顯示出了巨大潛力。

2.2.2 基于光刻的金屬制造(LMM)

DLP的另一個類別，這種利用光和樹脂進行3D打印的方法可以創(chuàng)建微型金屬零件，適用于手術(shù)工具和微機械零件等應(yīng)用。在LMM中，金屬粉末均勻分散在光敏樹脂中，然后通過投影儀用藍光曝光進行選擇性聚合，打印后，“綠色”部件的聚合物成分被去除，留下全金屬“棕色”部件，并在熔爐中通過燒結(jié)完成整個過程。其中原料包括不銹鋼、鈦、鎢、黃銅、銅、銀和金。

2.3 液晶顯示器(LCD)

液晶顯示器 (LCD)，也稱為掩模立體光刻 (MSLA)，與上面的DLP非常相似，不同之處在于它使用LCD屏幕而不是數(shù)字微鏡器件(DMD)，這對3D打印機的價格有顯著影響。與 DLP 一樣，LCD光掩模以數(shù)字方式顯示，由方形像素組成，LCD 光掩模的像素尺寸決定了打印的粒度，因此，XY精度是固定的，并不取決于鏡頭的變焦或縮放程度（與DLP的情況不同）。

基于DLP的打印機和LCD技術(shù)之間的另一個區(qū)別是，后者使用數(shù)百個單獨發(fā)射器的陣列，而不是激光二極管或DLP燈泡等單點發(fā)射器光源。與DLP類似，LCD在某些條件下可以實現(xiàn)比SLA更快的打印時間，這是因為整個層立即曝光，而不是用激光點追蹤橫截面區(qū)域。由于LCD單元成本低廉，該技術(shù)已成為廉價桌面樹脂打印機領(lǐng)域的首選技術(shù)，但這并不意味著它沒有被專業(yè)者使用，一些工業(yè)3D打印機制造商正在突破技術(shù)極限，取得了令人印象深刻的成果。

3  粉床融合

粉末床熔融 (PBF) 是一種3D打印工藝，其中熱源選擇性地熔化構(gòu)建區(qū)域內(nèi)的粉末顆粒（塑料、金屬或陶瓷），以逐層創(chuàng)建固體物體。粉末床熔融3D打印機通常使用刀片、滾筒和擦拭器在打印床上鋪上一層薄薄的粉末材料，能量（通常來自激光）融合粉末層上的特定點，然后沉積另一個粉末層并融合到前一層，重復這個過程直到整個物體被制造出來，最終產(chǎn)品被未熔化的粉末包裹和支撐。盡管該工藝因材料是塑料還是金屬而異，但PBF可以制造出具有高機械性能（包括強度、耐磨性和耐用性）的零件，用于消費品、機械和工具的最終用途。盡管該領(lǐng)域的3D打印機變得越來越便宜（起價徘徊在25000美元左右），但它仍被認為是專業(yè)或工業(yè)技術(shù)。

• 3D打印技術(shù)的類型：選擇性激光燒結(jié)（SLS）、激光粉末床熔融（LPBF）、電子束熔化（EBM）
• 材料：塑料粉末、金屬粉末、陶瓷粉末
• 尺寸精度： ±0.3%（下限±0.3mm）
• 常見應(yīng)用：功能零件、復雜管道（中空設(shè)計）、小批量零件生產(chǎn)
• 優(yōu)點：功能部件、優(yōu)異的機械性能、復雜的幾何形狀
• 缺點：機器成本較高，材料成本通常較高，構(gòu)建速度較慢
  

3.1 選擇性激光燒結(jié)(SLS)

選擇性激光燒結(jié) (SLS) 使用激光用塑料粉末制造物體。首先，將一箱聚合物粉末加熱到略低于聚合物熔點的溫度，接下來，重涂刀片或擦拭器在構(gòu)建平臺上沉積一層非常薄的粉末材料（通常為0.1毫米厚）。然后，激光（CO 2或光纖）開始根據(jù)數(shù)字模型中布置的圖案掃描表面，激光選擇性地燒結(jié)粉末并固化物體的橫截面。當掃描整個橫截面時，構(gòu)建平臺在高度上向下移動一層厚度，重涂刀片在最近掃描的層頂部沉積一層新的粉末，激光將物體的下一個橫截面燒結(jié)到先前固化的橫截面上。重復這些步驟直到制造出所有物體，未燒結(jié)的粉末保留在適當?shù)奈恢靡灾挝矬w，這減少或消除了對支撐結(jié)構(gòu)的需要，從粉末床上取出零件并清潔后，不需要其他后處理步驟，之后該部件可以進行拋光、涂層或著色。

SLS3D打印機有數(shù)十個差異化因素，不僅包括其尺寸，還包括激光器的功率和數(shù)量、激光器的光斑尺寸、床加熱的時間和方式以及粉末的分布方式，SLS 3D打印中最常見的材料是尼龍（PA6、PA12），但也可以使用TPU和其他材料打印出柔性部件。

3.1.1 微選擇性激光燒結(jié)(μSLS)

μSLS可能屬于SLS或下文所述的激光粉末床融合(LPBF)。它使用激光燒結(jié)粉末材料，例如SLS，但該材料通常是金屬而不是塑料，因此它更像LPBF，無論如何，它是另一種微型3D打印技術(shù)，可以以微米級（低于5 μm）的分辨率創(chuàng)建零件。在μSLS中，將一層金屬納米顆粒墨水涂覆到基材上，然后干燥以產(chǎn)生均勻的納米顆粒層，接下來，使用數(shù)字微鏡陣列圖案化的激光將納米顆粒加熱并燒結(jié)成所需的圖案，然后重復這組步驟以在μSLS系統(tǒng)中構(gòu)建3D零件的每一層。

3.2 激光粉末床熔融(LPBF)

在所有3D打印技術(shù)中，這一技術(shù)的別名最多，這種金屬3D打印方法的正式名稱為激光粉末床熔融 (LPBF)，也被廣泛稱為直接金屬激光燒結(jié) (DMLS) 和選擇性激光熔化 (SLM)。作為粉末床融合的一種子類型，LPBF涉及金屬粉末床和一個或多個高功率激光器（最多12個），LPBF3D打印機使用激光在分子基礎(chǔ)上選擇性地將金屬粉末逐層融合在一起，直到模型完成，LPBF 是一種高度精確的3D打印方法，通常用于創(chuàng)建航空航天、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用的復雜金屬零件。

和SLS一樣，LPBF 3D打印機從分為多個切片的數(shù)字模型開始，打印機將粉末加載到構(gòu)建室中，然后重涂刀片（如擋風玻璃刮水器）或滾筒將其在構(gòu)建板上鋪展成薄層，激光將層描繪到粉末上。然后構(gòu)建平臺向下移動，施加另一層粉末并將其融合到第一層粉末上，直到構(gòu)建出整個物體。構(gòu)建室是封閉的、密封的，并且在大部分情況下充滿惰性氣體，例如氮氣或氬氣混合物，這確保金屬在熔化過程中不會氧化，并有助于清除熔化過程中的碎片。

打印床上的填充粉末在打印過程中為模型提供了一些支撐，未使用的金屬粉末可以重新用于下次打印。打印后，將零件從粉末床上取出、清潔，并且通常進行二次熱處理以消除應(yīng)力，剩余的粉末被回收并重復使用。LPBF 3D打印機的差異化因素包括激光器的類型、強度和數(shù)量，小型的LPBF打印機一般有一個30瓦激光器，而工業(yè)版本一般有12個1000瓦激光器。LPBF機器使用常見的工程合金，例如不銹鋼、鎳高溫合金和鈦合金，有數(shù)十種金屬可用于LPBF工藝。

3.3 電子束熔煉(EBM)

EBM，也稱為電子束粉末床熔融（EBPBF），是一種類似于LPBF的金屬3D 打印方法，但使用的是電子束而不是光纖激光器，該技術(shù)用于制造鈦骨科植入物、噴氣發(fā)動機渦輪葉片和銅線圈等零件。選擇EBM而不是基于激光的金屬 3D打印有以下幾個原因。首先，電子束產(chǎn)生更多的功率和熱量，這是某些金屬和應(yīng)用所需要的。第二，EBM不是在惰性氣體環(huán)境中而是在真空室中進行，以防止光束散射，構(gòu)建室溫度最高可達1000℃，在某些情況下甚至更高。最后，由于電子束使用電磁束控制，因此它的移動速度比激光更高，甚至可以分開以同時曝光多個區(qū)域。

EBM相對于LPBF的優(yōu)勢之一是它能夠處理導電材料和反射金屬（例如銅）。EBM的另一個特點是能夠在構(gòu)建室中將單獨的部件嵌套或堆疊在彼此的頂部，因為它們不一定必須連接到構(gòu)建板上，這大大增加了產(chǎn)量。與激光相比，電子束通常會產(chǎn)生更大的層厚度和不太詳細的表面特征，由于構(gòu)建室中的高溫，EBM 打印部件可能不需要通過打印后熱處理來消除應(yīng)力。
   
4  材料噴射

材料噴射是一種3D打印工藝，其中微小的材料液滴沉積在構(gòu)建板上，然后凝固或固化，使用暴露在光線下會固化的光聚合物或蠟滴，一次一層地構(gòu)建物體。材料噴射過程的性質(zhì)允許在同一物體上打印不同的材料，因此該技術(shù)的主要應(yīng)用是制造多種顏色和紋理的零件。

• 3D打印技術(shù)的類型：材料噴射（MJ）、納米顆粒噴射（NPJ）
• 材料：光聚合物樹脂（標準、可澆注、透明、高溫）、蠟
• 尺寸精度： ±0.1毫米
• 常見應(yīng)用：全彩產(chǎn)品原型、注塑模具原型、小批量注塑模具、醫(yī)療模型、時裝
• 優(yōu)點：紋理表面光潔度、全彩和多種材料可供選擇
• 缺點：材料有限，不適合要求苛刻的機械零件，成本比其他樹脂技術(shù)更高
  

4.1 材料噴射(M-Jet)

聚合物材料噴射 (M-Jet) 是一種3D打印工藝，其中一層光敏樹脂有選擇地沉積到構(gòu)建板上并用紫外 (UV) 光固化，沉積并固化一層后，將構(gòu)建平臺降低一層厚度，并重復該過程以構(gòu)建3D物體，M-Jet將樹脂3D打印的出色細節(jié)與長絲 3D打印 (FDM) 的速度相結(jié)合，以創(chuàng)建具有逼真顏色和紋理的零件和原型。

M-Jet機器以逐行方式從多排打印頭沉積構(gòu)建材料，這種方法使打印機能夠在一條生產(chǎn)線上制造多個物體，而不會影響構(gòu)建速度，只要模型在構(gòu)建平臺上正確排列，并且每條構(gòu)建線內(nèi)的空間得到優(yōu)化，M-Jet就可以比許多其他類型的樹脂3D打印機更快地生產(chǎn)零件。使用M-Jet制作的物體需要支撐，支撐是在構(gòu)建過程中同時使用可溶解材料打印的，而可溶解材料在后處理階段會被移除，M-Jet 是唯一一種可提供多材料打印和全彩物體的3D打印技術(shù)，與還原聚合技術(shù)不同，M-Jet不需要后固化，因為打印機中的紫外線會完全固化每一層。

4.1.1 氣溶膠噴射

氣溶膠噴射（Aerosol Jet）是Optomec公司開發(fā)的一項獨特技術(shù)，主要用于3D打印電子產(chǎn)品，電阻器、電容器、天線、傳感器和薄膜晶體管等元件均采用Aerosol Jet技術(shù)印刷。它可以粗略地比作噴漆，但它與工業(yè)涂層工藝的區(qū)別在于它可以用來打印全3D物體，將電子墨水放入霧化器中，霧化器會產(chǎn)生直徑為1至5微米的濃霧，其中含有材料的液滴，然后，氣溶膠霧被輸送到沉積頭，在那里被鞘氣聚焦，從而產(chǎn)生高速顆粒噴霧。由于能量方法，該技術(shù)有時被歸類為定向能量沉積，但由于在這種情況下材料是液滴形式，因此我們將其包含在材料噴射中。

4.1.2 塑料自由成型


德國阿博格公司創(chuàng)建了一種名為塑料自由成型 (APF) 的技術(shù)，該技術(shù)是擠出技術(shù)和材料噴射技術(shù)的交叉技術(shù)。它使用市售的塑料顆粒，這些塑料顆粒在注塑過程中熔化并移動到排出裝置，高頻噴嘴閉合件可產(chǎn)生快速打開和關(guān)閉運動，每秒可產(chǎn)生多達200個直徑在0.2至0.4毫米之間的微小塑料滴，液滴在冷卻時與硬化材料結(jié)合，一般來說，不需要后期處理，但如果使用了支撐材料，則必須將其移除。

4.2 納米粒子噴射(NPJ)

納米粒子噴射 (NPJ) 是為數(shù)不多的難以簡單分類的專有技術(shù)之一，它使用帶有數(shù)千個噴墨噴嘴的打印頭陣列，可同時將數(shù)百萬超細材料滴以超薄層的形式噴射到構(gòu)建托盤上，并同時噴射支撐材料。由此產(chǎn)生的3D零件僅殘留少量粘合劑，這些粘合劑在燒結(jié)后處理中被去除。

5  粘合劑噴射

粘合劑噴射是一種3D打印工藝，其中液體粘合劑選擇性地粘合粉末層中的區(qū)域，該技術(shù)使用粉末材料（金屬、塑料、陶瓷、木材、糖等）和通過噴墨沉積的液體材料，無論是金屬、塑料、沙子還是其他粉末材料，粘合劑噴射過程本質(zhì)上都是相同的。首先，重涂刀片或滾筒在構(gòu)建平臺上涂上一層薄薄的粉末，然后，帶有噴墨噴嘴的打印頭經(jīng)過該床，選擇性地沉積粘合劑或熔合劑的液滴，以將粉末顆粒粘合在一起，當該層完成后，構(gòu)建平臺向下移動，刀片或滾筒重新涂覆表面，然后重復該過程，直到整個部件完成。最后打印結(jié)束這些零件被包裹在粉末材料床中，需要將其挖出，多余的粉末被收集起來并可以重復使用。

根據(jù)材料的不同，需要進行后處理，但沙子除外，沙子通常可以直接當作打印機用作型芯或模具，當粉末是金屬或陶瓷時，涉及熱的后處理會熔化掉粘合劑，只留下金屬，塑料零件后處理包括固化階段，并且通常包括涂層以改善表面光潔度，另外還可以對聚合物粘合劑噴射部件進行拋光、噴漆和打磨。長期以來，粘合劑噴射被認為是一種“冷”技術(shù)，因為與在粉末金屬或聚合物上使用激光或電子束不同，在后處理之前，該過程中沒有熱量。然而，當我們談?wù)摼酆衔镎澈蟿﹪娚鋾r，情況可能會發(fā)生變化。

粘合劑噴射速度快且生產(chǎn)率高，因此與其他增材制造方法相比，它可以更經(jīng)濟高效地生產(chǎn)大量零件。金屬粘合劑噴射適用于多種金屬，在最終用途消費品、工具和批量備件中很受歡迎，冷聚合物粘合劑噴射的材料選擇有限，并且生產(chǎn)的部件結(jié)構(gòu)性能較低，但隨著熱量不同通常使用尼龍和TPU。

• 3D打印技術(shù)的子類型：金屬粘合劑噴射、聚合物粘合劑噴射、砂粘合劑噴射、多射流融合、高速燒結(jié)、選擇性吸收融合
• 材料：沙子、聚合物、金屬、陶瓷等。
• 尺寸精度：±0.2 毫米（金屬）或±0.3 毫米（沙子）
• 常見應(yīng)用：功能金屬零件、全彩模型、砂鑄件和模具
• 優(yōu)點：低成本、大構(gòu)建量、功能性金屬部件、出色的色彩再現(xiàn)、快速打印速度、無支撐設(shè)計靈活性
• 缺點：對于金屬來說這是一個多步驟的過程，并且用冷工藝制成的聚合物零件機械強度不高
  

5.1 金屬粘合劑噴射

粘合劑噴射還用于制造具有復雜幾何形狀的固體金屬物體，遠遠超出了傳統(tǒng)制造技術(shù)的能力。金屬粘合劑噴射對于批量金屬零件生產(chǎn)和實現(xiàn)輕量化來說是一項非常有吸引力的技術(shù)，由于粘合劑噴射可以打印具有復雜圖案填充的零件而不是實心零件，因此所得零件的重量大大減輕，同時強度也很高，粘合劑噴射的孔隙率特征還可用于實現(xiàn)醫(yī)療應(yīng)用的更輕的端部部件，例如植入物?？傮w而言，金屬粘合劑噴射零件的材料性能與金屬注射成型生產(chǎn)的金屬零件相當，金屬注射成型是大規(guī)模生產(chǎn)金屬零件最廣泛使用的制造方法之一。此外，粘合劑噴射部件表現(xiàn)出更高的表面光滑度，尤其是在內(nèi)部通道中。

金屬粘合劑噴射部件在打印后需要進行二次加工才能獲得良好的機械性能。剛出廠時，零件基本上由用聚合物粘合劑粘合在一起的金屬顆粒組成，這些所謂的“綠色部件”很脆弱，無法按原樣使用。當零件完成打印并將其從金屬粉末床上取出（稱為除粉的過程）后，需要像熱固化等一些工藝，然后在爐中進行熱處理（稱為燒結(jié)的過程），打印參數(shù)和燒結(jié)參數(shù)均針對特定零件幾何形狀、材料和所需密度進行調(diào)整。有時會使用青銅或其他金屬來滲透粘合劑噴射部件中的空隙，從而實現(xiàn)零孔隙率。

5.2 塑料粘合劑噴射（MJF、HSS、SAF）

塑料粘合劑噴射與金屬粘合劑噴射非常相似，因為它涉及粉末和液體粘合劑，正如我們上面提到的，聚合物粘合劑噴射可以分為冷工藝和熱工藝。聚合物粘合劑噴射首先將聚合物粉末（通常是尼龍的一種）以薄層分布在構(gòu)建平臺上，然后，噴墨頭將粘合劑狀膠水（或其他流體，包括彩色墨水、易熔或輻射吸收流體和磁性流體）精確地分配到每層上聚合物應(yīng)連接的位置。在某些方法中，有一個加熱單元連接到噴墨頭或單獨的托架上，該加熱單元將接收流體層的部分融合在一起，包含該加熱步驟的方法比不包含該加熱步驟的方法可以制造出更堅固的部件，因為聚合物粉末基本上熔化在一起，而不僅僅是粘合在一起。

熱噴射粘合劑，例如多射流融合、高速燒結(jié)和選擇性吸收融合，可與使用激光熔化聚合物粉末的技術(shù)（稱為選擇性激光燒結(jié)）相媲美，但速度更快，表面光潔度更高，而且可以重復利用打印機運行時留下的粉末，這是一項多功能技術(shù)，已應(yīng)用于從汽車到醫(yī)療保健再到消費品等多個行業(yè)。無需加熱的粘合劑噴射變化可以用另一種材料填充以提高強度，這些冷粘合劑噴射工藝還包含彩色墨水，可以生產(chǎn)用于醫(yī)療建模和產(chǎn)品原型的多色部件。打印完成后，塑料部件將從粉末床上取出并進行清潔，無需任何進一步處理即可使用。

5.2 砂粘合劑噴射

砂粘合劑噴射可以說與塑料粘合劑噴射相比是相同的技術(shù)，但打印機和應(yīng)用場景的不同足以在此處獲得單獨的條目，事實上，生產(chǎn)大型砂鑄模具、模型和型芯是粘合劑噴射技術(shù)最常見的用途之一。該工藝成本低且速度快，使其成為鑄造廠的絕佳解決方案，使用傳統(tǒng)技術(shù)很難或不可能生產(chǎn)的精細圖案設(shè)計可以在幾個小時內(nèi)打印出來。

砂粘合劑噴射3D打印機可使用砂巖或石膏生產(chǎn)零件。打印后，將型芯和模具從構(gòu)建區(qū)域中取出并進行清潔，以除去周圍松散的沙子，模具通常可立即用于鑄造，鑄造后，將模具拆開，取出最終的金屬部件。

6  定向能量沉積

  

定向能量沉積 (DED) 是一種3D打印工藝，其中金屬材料在沉積的同時被強大的能量輸送和熔化，這是3D打印最廣泛的類別之一，根據(jù)材料的形式（線材或粉末）和能量的類型（激光、電子束、電弧、超音速、熱等）包含一長串子類別。從本質(zhì)上講，它是金屬可以控制沉積為層（不是擠壓）的一種方式，并且它與焊接有很多共同點。該技術(shù)用于逐層構(gòu)建打印件，但更常見的是，它用于通過將材料直接沉積在現(xiàn)有金屬零件上來修復金屬物體或為其添加功能，該過程通常隨后進行CNC加工，以實現(xiàn)更嚴格的公差。DED與CNC的結(jié)合使用非常普遍，因此有一種3D打印子類型稱為混合3D打印。

DED的子類別可以根據(jù)原料類型或能源類型來劃分，我們選擇按能源類型對它們進行分組，以突出能源在最終產(chǎn)品中產(chǎn)生的差異。當這種印刷方法中使用的材料為粉末形式時，通常將粉末與惰性氣體一起噴涂，以減少或消除氧化的可能性。對于粉末原料，還可以使用多種粉末來混合材料并獲得不同的結(jié)果。當原料是焊絲（較便宜的選擇）時，該技術(shù)被比作機器人焊接，但它要復雜得多。

• 定向能量沉積的子類型：粉末激光能量沉積、線弧增材制造 (WAAM)、線電子束能量沉積、冷噴涂
• 材料：各種金屬，線材和粉末形式
• 尺寸精度：±0.1毫米
• 常見應(yīng)用： 修復高端汽車/航空航天部件、功能原型和最終零件
• 優(yōu)點：成型率高，能夠在現(xiàn)有部件中添加金屬
• 缺點：由于無法制作支撐結(jié)構(gòu)而無法制作復雜的形狀，表面光潔度和精度普遍較差
  

6.1 激光定向能量沉積

激光定向能量沉積(L-DED)也稱為激光金屬沉積(LMD)或激光工程凈成型 (LENS)，是一種3D打印技術(shù)，使用金屬粉末或金屬絲通過一個或多個噴嘴送入，并通過的強激光熔化在構(gòu)建平臺或金屬零件上，隨著噴嘴和激光的移動或零件在多軸轉(zhuǎn)盤上的移動，物體被一層一層地構(gòu)建起來，構(gòu)建速度比粉末床熔合更快，但會導致表面質(zhì)量較低且精度顯著降低，通常需要大量的后加工。

激光DED打印機通常具有充滿氬氣的密封室，以避免氧化，在加工活性較低的金屬時，它們還可以用局部氬氣或氮氣流進行操作。此技術(shù)常用的金屬包括不銹鋼、鈦和鎳合金。這種打印方法通常用于修復高端航空航天和汽車部件，例如噴氣發(fā)動機葉片，但也用于生產(chǎn)整個部件。

6.2 電子束定向能量沉積

電子束DED，也稱為線電子束能量沉積，是一種與激光DED非常相似的3D打印工藝。它是在真空室中進行的，可以生產(chǎn)出非常干凈、高質(zhì)量的金屬，當金屬絲通過一個或多個噴嘴送入時，它會被電子束熔化，各層是單獨構(gòu)建的，電子束形成一個微小的熔池，焊絲由送絲機送入熔池。當處理高性能金屬和活性金屬（例如銅、鈦、鈷和鎳的合金）時，選擇電子束進行DED，使用電子束的金屬絲饋送DED比粉末饋送更快，該過程在真空室中進行。

DED機器實際上在打印尺寸方面不受限制，例如，3D打印機制造商Sciaky 擁有一臺EB DED機器，可以以每小時3至9公斤材料的速度生產(chǎn)近六米長的零件，事實上，電子束DED被譽為制造金屬零件最快的方法之一，盡管不是最精確的，這使得它非常適合制造大型結(jié)構(gòu)，例如機身或替換零件，如渦輪葉片等零件的機械加工。

6.3 線定向能量沉積

線定向能量沉積，也稱為線弧增材制造 (WAAM)，是一種3D打印，它使用等離子或線弧形式的能量來熔化線材形式的金屬，然后通過機械臂將金屬層沉積到打印設(shè)備上。選擇這種方法而不是涉及激光或電子束的類似技術(shù)，是因為它不需要密封室，并且可以使用與傳統(tǒng)焊接相同的金屬（有時是完全相同的材料）。

電能量沉積被認為是DED技術(shù)中最具成本效益的選擇，因為它可以使用現(xiàn)有的弧焊機器人和電源，因此進入門檻相對較低，與焊接不同，該技術(shù)使用復雜的軟件來控制過程中的一系列變量，包括機械臂的熱管理和刀具路徑。

打印完成后無需拆除支撐結(jié)構(gòu)，成品零件通常會根據(jù)需要進行CNC加工，以達到嚴格的公差，之后通常打印零件會經(jīng)過熱處理以消除殘余應(yīng)力。
  
6.4 冷噴涂

冷噴涂是一種DED 3D打印技術(shù)，它以超音速噴射金屬粉末將它們粘合在一起而不熔化它們，幾乎不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，所以也不會出現(xiàn)因熱應(yīng)力而產(chǎn)生的熱裂紋或其他可能影響熔融技術(shù)的常見問題。自2000年以來，它一直被用作涂層工藝，但最近，幾家公司已將冷噴涂用于增材制造，因為它可以比典型金屬3D打印高約50至100倍的速度，以精確的幾何形狀沉積長達幾厘米的金屬，并且打印機不需要惰性氣體或真空室。

與其他DED工藝一樣，冷噴涂無法產(chǎn)生具有良好表面質(zhì)量或細節(jié)的打印件，但這并不總是需要的，而且零件可以打印結(jié)束之后立即使用。

6.5 熔融直接能量沉積

熔融直接能量沉積是一種3D打印工藝，利用熱量熔化（或接近熔化）金屬（通常是鋁），然后將其逐層沉積在構(gòu)建板上以形成3D物體。該技術(shù)與金屬擠壓3D打印的不同之處在于，擠壓版本使用內(nèi)部含有少量聚合物的金屬原料使金屬可擠壓，然后在熱處理階段除去聚合物，而Molten DED使用純金屬。人們還可以將熔融或液體DED比作材料噴射，但液態(tài)金屬通常從噴嘴中流出，而不是沉積液滴的噴嘴陣列。

使用熱量熔化然后沉積金屬的潛在好處是能夠比其他DED工藝使用更少的能源，并且有可能直接使用回收金屬作為原料，而不是金屬絲或高度加工的金屬粉末。

7  片材層壓

  

從技術(shù)上講，片材層壓是3D打印的一種形式，盡管它與上述技術(shù)有很大不同，它的功能是通過將非常薄的材料片堆疊或?qū)訅涸谝黄饋懋a(chǎn)生3D物體，然后通過機械或激光切割形成最終形狀。材料層可以使用多種方法融合在一起，具體取決于所討論的材料，材料范圍從紙張、聚合物到金屬。當零件被層壓然后激光切割或機加工成所需形狀時，會比其他3D打印技術(shù)產(chǎn)生更多的浪費。

制造商使用片材層壓以相對較高的速度生產(chǎn)具有成本效益的非功能性原型，這也是一種很有前途的電池技術(shù)，并且可用于生產(chǎn)復合材料物品，因為所使用的材料可以在打印過程中互換。

• 3D 打印技術(shù)的類型：層壓物體制造 (LOM)、超聲波固結(jié) (UC)
• 材料：紙張、聚合物和片狀金屬
• 尺寸精度：±0.1毫米
• 常見應(yīng)用：非功能原型、多色印刷品、鑄造模具。
• 優(yōu)點：可快速生產(chǎn)，復合打印
• 缺點：精度低，浪費較多，部分零件需要后期制作工作
  

7.1 層壓增材制造

層壓將材料片層壓在一起并使用膠水粘合在一起，然后使用刀（或激光或數(shù)控銑床）將分層的物體切割成正確的形狀。如今，該技術(shù)已不太常見，因為其他 3D打印技術(shù)的成本已經(jīng)下降，而其他技術(shù)類別中3D打印機的尺寸、速度和易用性卻大幅提高。

7.1.1 粘性光刻制造 (VLM)

VLM是BCN3D的一項專利3D打印工藝，可將高粘度光敏樹脂薄層層壓到透明轉(zhuǎn)移膜上。機械系統(tǒng)允許樹脂從薄膜的兩側(cè)層壓，從而可以組合不同的樹脂以獲得多材料零件和易于拆卸的支撐結(jié)構(gòu)，這項技術(shù)尚未投入商業(yè)應(yīng)用，也可能屬于樹脂3D打印技術(shù)之一。

7.1.2 基于復合材料的增材制造 (CBAM)

Startup Impossible Objects獲得了這項技術(shù)的專利，該技術(shù)將碳、玻璃或凱夫拉纖維墊與熱塑性塑料熔合以制造零件。

7.1.3 選擇性層壓復合物體制造 (SLCOM)

EnvisionTEC（現(xiàn)稱為ETEC，隸屬于Desktop Metal）于2016年開發(fā)了這項技術(shù)，該技術(shù)使用熱塑性塑料作為基礎(chǔ)材料和編織纖維復合材料。

以上就是我們對3D打印七大主要類型的全面總結(jié)，本文并未涵蓋3D打印七大類別的所有內(nèi)容。

注：本文由資源庫翻譯，原文來自all3dp。