3D打印初步（一）

3D打印（增材成型）技术突破了传统成型方法，不需任何附加的传统模具制造和机械加工就可以制造出各种形状复杂的原型，使得产品的设计生产周期大大缩短，生产成本大幅下降。根据不同的打印堆积方式，3D 打印技术主要可分为熔融沉积快速成型（FDM）、光固化成型（SLA）以及选择性激光融化成型（SLS）三种类型，本文对不同打印方式的优缺点进行简要总结，具体如下：

No.1

熔融沉积快速成型

熔融沉积工艺(FDM)利用加热棒将丝材(ABS、PLA)加热至熔融状态，采用切片软件生成轮廓轨迹，通过控制喷头沿预定轨迹挤出丝材，凝结成固体实物。其中，FDM通常使用的是热塑性塑料，并且人们可以通过在基体中添加木材、金属、碳纤维以及磁性元素的方式，进而设计、调控打印件的力学性能，从而使之在不同的环境下具有不同的变形行为。例如：KimY, Yuk H, Zhao R, Chester SA, Zhao X. Printing ferromagnetic domains foruntethered fast-transforming soft materials. Nature. 2018;558(7709):274-9，文章中利用利用FDM打印方式，实现软体机器人的运动行为。

熔融沉积快速成型凭借打印成本低、设备成本小、对环境无污染、操作简便等优点，成为 3D打印技术主流打印形式，主要具有的优点为：

1、应用材料广泛，如工程塑料 ABS、聚乳酸 PLA、聚碳酸酯 PC 等热塑性丝状材料，绿色无害；

2、FDM 工艺在工作过程中并没有像 SLA 与 SLS 工艺一样发生化学变化，不会对环境造成污染，可在办公室环境下使用；

3、无激光器等贵重元器件，机器价格相对便宜。

同时FDM方法也有相应的缺点，具体为：

1、成型后表面较为粗糙，精度一般低于0.1mm；

2、需要支撑结构；

3、打印速度较慢。

No.2

各种工艺的优缺点比较

光固化成型以及选择性激光融化成型所使用的机器成本较高，因此，大部分高校实验室（除了专门研究3D打印技术的实验室）不会采购专门的设备，其主要的原理为：

图1 光固化成型（SLA）打印方法

图2 选择性激光熔融成型（SLS）打印方法

其中，各种打印方式主要的优缺点为：