3D打印已影响众多行业，实现了原型制作、定制产品甚至复杂医疗植入物等应用。虽然存在多种3D打印方法，每种都有其优势和适用场景，理解主要类型至关重要。本文将探讨最常见3D打印技术的基本原理、应用场景、优缺点，包括熔融沉积建模(FDM)、光固化(SLA)、数字光处理(DLP)、选择性激光烧结(SLS)、材料喷射、按需滴注(DOD)、砂型粘合剂喷射、金属粘合剂喷射、直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)。通过了解这些方法，您可为需求选择合适的3D打印方案。

简要对比表：

熔融沉积建模 (FDM)

FDM 3D打印工作原理

FDM是最流行且易用的3D打印技术之一。该过程通过将固体塑料线材送入加热喷嘴，喷嘴熔化塑料并逐层沉积到构建平台上，根据数字设计创建3D物体。

常见应用

FDM/FFF广泛用于原型制作、产品开发、制造工具和夹具，以及创作概念模型、艺术项目和 hobby 物品。可使用PLA、ABS、PETG等热塑性材料及特种线材。

优势

• 桌面3D打印机入门成本低
• 适用不同场景的广泛材料选择
• 工艺相对简单安全

劣势

• 分辨率与表面质量低于其他方法
• 打印件可见层纹
• 可能出现翘曲和拉丝等问题

总体而言，FDM/FFF在成本、易用性和多功能性间取得平衡，成为3D打印的热门选择。

光固化 (SLA)

SLA打印过程

SLA技术使用液态光敏树脂槽和紫外(UV)激光逐层构建部件。激光束扫描树脂表面使选择区域固化，形成3D物体。

主要应用

常用于高精度原型、熔模铸造模型及牙科、珠宝和产品制造等行业的终端部件。其光滑表面和捕捉细节的能力使其适用于这些场景。

优势

• 高精度
• 优异表面质量
• 可打印复杂几何和精细特征

劣势

• 打印机和材料比FDM昂贵
• 材料选择有限（主要是光敏树脂）
• 常需后处理（如支撑移除）
• 液态树脂存在健康安全隐患

虽然成本更高，但SLA技术提供卓越的打印质量和细节分辨率，对多领域原型和小批量生产具有重要价值。

数字光处理 (DLP)

DLP打印原理

DLP是另一种使用光敏聚合物的技术，不同于激光，它采用投影仪将每层图像投射到树脂槽表面，一次性快速固化整层物体。

主要应用

适用于高精度原型、铸造模型、牙科模型和小批量终端部件生产。其速度优势在需要快速周转的场景中尤为突出。

优缺点

优势

• 比SLA打印更快
• 高精度和分辨率
• 可打印复杂几何

劣势

• 比FDM打印机昂贵
• 材料限于光敏聚合物
• 需谨慎处理树脂
• 可能需要额外后固化

DLP在相对高速下提供极高分辨率，是复杂原型、铸件和专业生产应用的理想选择。

选择性激光烧结 (SLS)

SLS打印过程

选择性激光烧结 (SLS)是一种3D打印工艺，使用高功率激光将聚合物粉末颗粒熔融成固体结构。激光根据3D模型数据逐层选择性扫描并烧结（熔融）粉末。

制造应用

SLS广泛应用于航空航天、汽车和医疗等行业的功能原型和终端生产部件制造。其生产耐用、耐热部件的能力使其适用于制造应用。

优势

• 无需支撑结构
• 生产高强度功能部件
• 可使用多种聚合物材料

劣势

• 昂贵的工业级打印机
• 多孔表面可能需后处理
• 严格的操作环境要求
• 未烧结粉末造成材料浪费

尽管成本较高，SLS提供卓越的机械性能，非常适合制造需要强度和耐热性的耐用原型及终端生产部件。

材料喷射 (MJ)

MJ打印过程

MJ打印（又称PolyJet或MultiJet打印）是一种3D打印技术，使用紫外线逐层选择性喷射并固化液态光敏聚合物材料。打印头同时沉积构建材料和支撑材料。

典型应用

MJ擅长生产高精度原型、概念模型和终端部件，应用于产品设计、制造、牙科、医疗和珠宝等行业。其单次构建中打印多材料和颜色的能力使其用途广泛。

优势

• 可打印多材料和颜色
• 高精度和精细细节分辨率
• 光滑表面通常只需最少后处理

劣势

• 打印机和材料更昂贵
• 必须移除支撑材料
• 相比某些技术材料能力有限

凭借多材料打印能力和高精度，材料喷射能满足复杂细节、纹理和颜色需求的原型制作和生产需求。

按需滴注 (DOD)

DOD打印过程

按需滴注 (DOD) 3D打印通过将液态材料（如光敏聚合物或蜡）以液滴形式选择性沉积到构建平台上。打印头在平台上逐层移动时，通过小喷嘴喷射液滴来创建3D物体。

工业和商业用途

DOD常用于可视化模型、概念原型、铸造模型和小批量生产。应用于制造、航空航天、汽车、珠宝制作和产品设计等行业。

优势

• 可打印多材料和颜色
• 表面光滑，后处理需求少
• 小批量生产性价比高

劣势

• 相比某些技术速度较慢
• 材料能力有限
• 通常需要支撑结构

凭借多材料打印能力和低成本小批量生产优势，DOD是跨行业创建精细模型、原型和小批量产品的多功能选择。

砂型粘合剂喷射

砂型粘合剂喷射工作原理

砂型粘合剂喷射是一种3D打印工艺，使用砂和液态粘合剂两种材料。逐层沉积砂层后，根据3D模型数据在指定区域施加粘合剂选择性地粘合，逐层形成实心砂模或型芯。

应用场景

主要用于铸造厂和金属铸造操作中快速3D打印金属铸造砂模和型芯。相比传统制模技术，它能实现复杂几何设计并加速生产。

优势

• 生产砂模/型芯成本低
• 支持复杂几何形状
• 使用天然砂环保

劣势

• 打印模具强度有限需固化
• 分辨率低于某些3D打印工艺
• 主要限于砂模/型芯生产

虽然限于铸造应用，砂型粘合剂喷射为快速创建高度复杂的金属铸造砂模和型芯提供了经济高效的增材制造解决方案。

金属粘合剂喷射

金属粘合剂喷射工作原理

金属粘合剂喷射使用双组分金属粉末材料系统逐层构建部件。沉积薄层金属粉末后，液态粘合剂根据3D模型数据选择性地粘合粉末，形成"生坯"。该生坯经过脱脂、烧结和渗透等后处理获得最终致密金属部件。

应用场景

应用于航空航天、汽车和医疗等行业，生产复杂几何金属部件和组件。支持按需制造定制金属零件、工具和功能原型。

优势

• 生产高密度、高质量金属部件，材料性能优良
• 提供传统方法难以实现的设计自由度和几何复杂性
• 相比其他金属3D打印工艺更经济

劣势

• 目前兼容材料范围有限
• 需脱脂和烧结等额外后处理步骤
• 最终部件质量可能因工艺参数而异

结合设计灵活性、成本效益和制造全密度金属部件的能力，金属粘合剂喷射日益成为工业金属零件生产需求的有吸引力选择。

直接金属激光烧结 (DMLS) / 选择性激光熔化 (SLM)

DMLS/SLM打印过程

DMLS和SLM是相似的增材制造工艺，使用高功率激光逐层构建金属部件。均匀铺展细金属粉末薄层后，激光根据3D模型数据选择性熔融或烧结粉末颗粒，熔合金属形成部件。

主要应用

DMLS/SLM技术广泛应用于航空航天、汽车、医疗和牙科行业，因其能生产高度复杂、坚固的金属组件，具有优异的机械性能和细节分辨率。航空航天领域用于轻质结构件和发动机部件；汽车领域实现功能原型和生产零件；医疗应用包括患者专用植入物和手术导板；牙科领域用于制造牙冠、牙桥和可摘局部义齿支架。

优势：

• 生产高强度、高密度金属部件，材料性能优良
• 实现传统制造难以完成的复杂几何形状
• 部件几乎无需后处理

劣势：

• 昂贵的工业级打印机和金属粉末
• 相比某些技术材料选择有限
• 需要移除支撑结构
• 能耗高

DMLS和SLM提供卓越的设计自由度与制造坚固功能金属部件的能力，是跨行业生产高性能组件的多功能解决方案。

电子束熔化 (EBM)

EBM工作原理

EBM是一种3D打印工艺，在高真空环境中使用聚焦电子束根据数字3D模型选择性熔融金属粉末层。电子束加热并熔化金属粉末颗粒，使其熔合固化，逐层形成所需部件。

高性能应用

EBM技术适合生产高质量、全致密金属部件，具有优异的机械和热性能。应用于需要高性能组件的行业，如航空航天领域的飞机发动机零件和结构件，汽车领域的高应力部件（如涡轮叶片），医疗领域的定制骨科和牙科植入物，以及能源领域的燃气轮机和发电设备部件。

优势

• 制造应力消除部件，机械性能卓越
• 多数情况下无需支撑结构
• 相比某些金属3D打印工艺构建速度快
• 可使用多种高性能金属材料

劣势

• 工业设备和运营成本极高
• 需要高度专业化设施和熟练操作员
• 相比某些技术材料兼容性有限
• 受构建室尺寸限制

尽管成本高昂且操作要求专业，EBM在生产坚固、高完整性金属部件方面具有独特优势，适用于依赖高性能组件的严苛行业。

用3D打印实现您的设计

本文探讨了多样化的3D打印工艺——从经济的桌面级FDM/SLA原型制作，到工业级SLS耐用部件生产。多材料技术实现复杂彩色物体，直接金属激光烧结和粘合剂喷射以设计灵活性生产高性能金属组件。电子束熔化等专业工艺为高要求行业创造极致坚固部件。随着3D打印在材料、速度和精度上的持续进步，其将在消费和工业领域加速普及。选择合适的3D打印技术，将创意变为现实。

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