《产品模型制作》课件——3.3D打印技术认知——常见的3D打印技术
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2021 PRODUCT DESIGN
产品模型制作
3D打印技术认知——常见的3D打印技术
1 FDM 3D打印技术 2 SLA 3D打印技术 3 SLS 3D打印技术 4 SLM 3D打印技术 5 其它3D打印技术
Prototype Concept , Application & Skill
课程目标
一、熔融沉积成型技术
双喷头熔融沉积工艺的基本原理
熔融沉积成型工艺在原型制作时需要同时制作 支撑，为了节省材料成本和提高沉积效率，新型 FDM设备采用了双喷头或多喷头设计，一个喷头 用于沉积模型材料，一个喷头用于沉积支撑材料。
一、熔融沉积成型技术
FDM 技术作为 3D 打印技术的一种，其优点如下：
它以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光使其逐层凝固成型。这种方法能简捷、 全自动地制造出表面质量和尺寸精度较高、几何形状较复杂的原型。
二、光固化成型工艺（SLA)
成型原理
通过使用光敏树脂来打印零件。系统控制激光光 束在树脂液面上扫描，使树脂液面固化形成扫描 的零件横截面层膜。固化一层后，在刚形成的层 膜上再覆盖一层液态树脂，并继续扫描，新固化 的一层牢固地粘结在前一层上。如此重复直至整 个零件制造完毕，得到一个三维实体原型。
01 知 识 目 标
02 技 能 目 标
03 素 养 目 标
1、了解不同3D打印技术的原理、 特点 2、了解不同3D打印技术的优缺点 3、了解不同3D打印技术所使用的 材料特点
1、能够根据打印要求选择合适 的打印技术 2、能够根据打印技术选择合适 的打印材料
1、能够掌握不同打印技术的核 心内容 2、能够通过学习发挥创造性和 创新性
二、光固化成型工艺（SLA)
成型原理
SLA光敏树脂3D打印机器扫描过程来自SLA光敏树脂3D打印过程演示
二、光固化成型工艺（SLA)
SLA技术优缺点
光固化成型在当前应用较多的几种3D打印工艺 方法中，其具体的优点如下：
（1）成型过程自动化程度高 （2）尺寸精度高，SLA原型的尺寸精度可以达到 ±0.1mm （3）可以制作结构十分复杂、尺寸比较精细的模型 （4）制作的原型可以一定程度地替代塑料件
二、光固化成型工艺（SLA)
当然，和其他几种3D打印工艺方法相比，该方法也存在着许多缺点：
成型过程中伴随着物理和化学变化，制件较易弯曲，需要支撑，否则会引起制件变形。 液态树脂固化后的性能尚不如常用的工业塑料，一般较脆，易断裂。 设备运转及维护成本较高，液态树脂材料和激光器的费用也比较高 使用的材料较少，可用的材料主要为感光性的液态树脂材料 工作环境要求苛刻。液态树脂有一定的气味和毒性，并且需要避光保护，选择时有局限性。 后处理相对繁琐。打印出的工件需用进行清洗，并进行二次固化。
二、光固化成型工艺（SLA)
SLA技术材料
用于光固化成型的材 料一般为液态光固化 树脂，或称液态光敏 树脂。
液态光固化树脂（液态光敏树脂）
二、光固化成型工艺（SLA)
SLA技术材料
光固化成型材料根据 工艺和原型使用要求， 要求具有黏度低、流 平快、固化速度快、 固化收缩小、溶胀小、 毒性小等性能特点。
成本低
FDM技术不采用激光器，设备 运营维护成本较低，而其成型 材料也多为 ABS、PC 等产用
工程塑料，成本同样较低
成型材料范围广
要有 ABS、石蜡、人造橡胶、 聚酯热塑性塑料等低熔点材料， 以及低熔点金属、陶瓷等的丝
料
环境污染小
在较为封闭的3D打印室内进行， 且不涉及高温、高压，没有有
毒有害物质排放
液态光固化树脂（液态光敏树脂）
三、选择性激光烧结（SLS）
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering）,简称SLS技术。
将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表 面，并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温 度，控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓 在粉层上扫描，使粉末的温度升到熔化点，进 行烧结并与下面已成型的部分实现粘结。一层 完成后，工作台下降一层厚度，铺料辊在上面 铺上一层均匀密实粉末，进行新一层截面的烧 结，直至完成整个模型。
水溶液。
支撑材料一般要求耐高温、具有水溶性或者酸溶性、具有较低的熔融温度、流动性要好 、与成型材料不浸润，便于后处理等特点。
二、光固化成型工艺（SLA)
光固化成型工艺（Stereo Lithography Apparatus）简称为SLA，是目前世界上研 究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种3D打印工艺方法。
成型原理
利用加热头把热熔性材料加热到临界状态，使 其呈现半流体状态，加热喷头受计算机控制，根据 水平分层数据作二维几何轨迹运动。丝材送至喷头 ，经过加热、熔化，从喷头挤出粘结到工作台面， 然后快速冷却并凝固。每一层截面完成后，工作台 下降一层的高度，再继续进行下一层的造型。如此 重复，直至完成整个实体的造型。
SLS成型系统的工作原理示意图
三、选择性激光烧结（SLS）
成型零件的复杂程度高
适用于有悬臂结构、中空 结构以及细管道结构的零 件生产。
一、熔融沉积成型技术
熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling），简称FDM技术。
FDM技术是当前全世界应用最为广泛的一种3D打印 技术，同时也是最早开源的3D打印技术之一。由于 它的技术门槛和成型材料成本低，目前很多消费级 的 3D 打印机都采用这种工艺。
一、熔融沉积成型技术
一、熔融沉积成型技术
FDM技术材料及支撑材料
成型材料
支撑材料
成型材料要求黏度低、熔融温度低、粘 结性好、收缩率小。一般为丝状的热塑 性材料，如ABS、PLA、石蜡、尼龙等 低熔点材料或低熔点金属、陶瓷等丝材
。
支撑材料有两种类型：一种是剥离性支 撑，需要手动剥离零件表面的支撑；另 一种是水溶性支撑，它可以分解于碱性
设备材料体积较小
3D打印机设备体积较小，而耗 材也是成卷的丝材，便于搬运
原料利用率高
没有使用或者使用过程中废弃 的成型材料和支撑材料可以进
行回收，加工再利用
后处理简单
采用的支撑材料多为水溶性材 料，剥离较为简单，不需要进
行固化处理
一、熔融沉积成型技术
FDM技术的不足之处： 成型时间较长 需要支撑材料 精度低
产品模型制作
3D打印技术认知——常见的3D打印技术
1 FDM 3D打印技术 2 SLA 3D打印技术 3 SLS 3D打印技术 4 SLM 3D打印技术 5 其它3D打印技术
Prototype Concept , Application & Skill
课程目标
一、熔融沉积成型技术
双喷头熔融沉积工艺的基本原理
熔融沉积成型工艺在原型制作时需要同时制作 支撑，为了节省材料成本和提高沉积效率，新型 FDM设备采用了双喷头或多喷头设计，一个喷头 用于沉积模型材料，一个喷头用于沉积支撑材料。
一、熔融沉积成型技术
FDM 技术作为 3D 打印技术的一种，其优点如下：
它以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光使其逐层凝固成型。这种方法能简捷、 全自动地制造出表面质量和尺寸精度较高、几何形状较复杂的原型。
二、光固化成型工艺（SLA)
成型原理
通过使用光敏树脂来打印零件。系统控制激光光 束在树脂液面上扫描，使树脂液面固化形成扫描 的零件横截面层膜。固化一层后，在刚形成的层 膜上再覆盖一层液态树脂，并继续扫描，新固化 的一层牢固地粘结在前一层上。如此重复直至整 个零件制造完毕，得到一个三维实体原型。
01 知 识 目 标
02 技 能 目 标
03 素 养 目 标
1、了解不同3D打印技术的原理、 特点 2、了解不同3D打印技术的优缺点 3、了解不同3D打印技术所使用的 材料特点
1、能够根据打印要求选择合适 的打印技术 2、能够根据打印技术选择合适 的打印材料
1、能够掌握不同打印技术的核 心内容 2、能够通过学习发挥创造性和 创新性
二、光固化成型工艺（SLA)
成型原理
SLA光敏树脂3D打印机器扫描过程来自SLA光敏树脂3D打印过程演示
二、光固化成型工艺（SLA)
SLA技术优缺点
光固化成型在当前应用较多的几种3D打印工艺 方法中，其具体的优点如下：
（1）成型过程自动化程度高 （2）尺寸精度高，SLA原型的尺寸精度可以达到 ±0.1mm （3）可以制作结构十分复杂、尺寸比较精细的模型 （4）制作的原型可以一定程度地替代塑料件
二、光固化成型工艺（SLA)
当然，和其他几种3D打印工艺方法相比，该方法也存在着许多缺点：
成型过程中伴随着物理和化学变化，制件较易弯曲，需要支撑，否则会引起制件变形。 液态树脂固化后的性能尚不如常用的工业塑料，一般较脆，易断裂。 设备运转及维护成本较高，液态树脂材料和激光器的费用也比较高 使用的材料较少，可用的材料主要为感光性的液态树脂材料 工作环境要求苛刻。液态树脂有一定的气味和毒性，并且需要避光保护，选择时有局限性。 后处理相对繁琐。打印出的工件需用进行清洗，并进行二次固化。
二、光固化成型工艺（SLA)
SLA技术材料
用于光固化成型的材 料一般为液态光固化 树脂，或称液态光敏 树脂。
液态光固化树脂（液态光敏树脂）
二、光固化成型工艺（SLA)
SLA技术材料
光固化成型材料根据 工艺和原型使用要求， 要求具有黏度低、流 平快、固化速度快、 固化收缩小、溶胀小、 毒性小等性能特点。
成本低
FDM技术不采用激光器，设备 运营维护成本较低，而其成型 材料也多为 ABS、PC 等产用
工程塑料，成本同样较低
成型材料范围广
要有 ABS、石蜡、人造橡胶、 聚酯热塑性塑料等低熔点材料， 以及低熔点金属、陶瓷等的丝
料
环境污染小
在较为封闭的3D打印室内进行， 且不涉及高温、高压，没有有
毒有害物质排放
液态光固化树脂（液态光敏树脂）
三、选择性激光烧结（SLS）
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering）,简称SLS技术。
将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表 面，并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温 度，控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓 在粉层上扫描，使粉末的温度升到熔化点，进 行烧结并与下面已成型的部分实现粘结。一层 完成后，工作台下降一层厚度，铺料辊在上面 铺上一层均匀密实粉末，进行新一层截面的烧 结，直至完成整个模型。
水溶液。
支撑材料一般要求耐高温、具有水溶性或者酸溶性、具有较低的熔融温度、流动性要好 、与成型材料不浸润，便于后处理等特点。
二、光固化成型工艺（SLA)
光固化成型工艺（Stereo Lithography Apparatus）简称为SLA，是目前世界上研 究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种3D打印工艺方法。
成型原理
利用加热头把热熔性材料加热到临界状态，使 其呈现半流体状态，加热喷头受计算机控制，根据 水平分层数据作二维几何轨迹运动。丝材送至喷头 ，经过加热、熔化，从喷头挤出粘结到工作台面， 然后快速冷却并凝固。每一层截面完成后，工作台 下降一层的高度，再继续进行下一层的造型。如此 重复，直至完成整个实体的造型。
SLS成型系统的工作原理示意图
三、选择性激光烧结（SLS）
成型零件的复杂程度高
适用于有悬臂结构、中空 结构以及细管道结构的零 件生产。
一、熔融沉积成型技术
熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling），简称FDM技术。
FDM技术是当前全世界应用最为广泛的一种3D打印 技术，同时也是最早开源的3D打印技术之一。由于 它的技术门槛和成型材料成本低，目前很多消费级 的 3D 打印机都采用这种工艺。
一、熔融沉积成型技术
一、熔融沉积成型技术
FDM技术材料及支撑材料
成型材料
支撑材料
成型材料要求黏度低、熔融温度低、粘 结性好、收缩率小。一般为丝状的热塑 性材料，如ABS、PLA、石蜡、尼龙等 低熔点材料或低熔点金属、陶瓷等丝材
。
支撑材料有两种类型：一种是剥离性支 撑，需要手动剥离零件表面的支撑；另 一种是水溶性支撑，它可以分解于碱性
设备材料体积较小
3D打印机设备体积较小，而耗 材也是成卷的丝材，便于搬运
原料利用率高
没有使用或者使用过程中废弃 的成型材料和支撑材料可以进
行回收，加工再利用
后处理简单
采用的支撑材料多为水溶性材 料，剥离较为简单，不需要进
行固化处理
一、熔融沉积成型技术
FDM技术的不足之处： 成型时间较长 需要支撑材料 精度低