3d打印的原理及三种常见的技术类型！

近几年，3d打印技术不断被提及，相信你也并不陌生，或多或少听过。但你真的能讲清楚3d打印到底是个什么东西吗？它的原理是什么，如何实现的？其实，3d打印就是应用三种主流（常见）的技术类型。

一、3d打印简介

所谓的3d打印就是‘三维打印’，目前我们接触比较多的，都是二维打印（或称‘平面打印’），就是将不同颜色的粉墨或其他材质打在或印在平面上。

相对于二维，3d打印多了一个维度，可以简单的理解为是由无数个二维打印的截面逐层堆叠的结果，官方给的定义是：3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

二、3d打印的原理

市面上3d打印的技术原理有很多，但主流的、常见的有三种类型，分别是：FDM、SLA、SLS，下面一一给大家讲解剖析：

1、FDM

全称‘Fuseddepositionmodeling’，翻译过来就是：熔融沉积成型技术。

3d打印的FDM熔融层积成型技术，就是将丝状的热熔性材料加热融化，然后三维喷头在计算机的控制下根据截面轮廓，跟挤牙膏一样涂敷在工作台上；一层成型完成后，机器工作台下降一个高度（即分层厚度）再成型下一层，直至形成整个实体造型。原理动图如下：

2、SLA

全称‘Stereolithography’，翻译过来就是：光敏树脂选择性固化成型技术。

这个3d打印技术原理，一般使用的是光敏树脂材料，打印过程是这样的：①机器发射激光束，根据计算机中三维截面轮廓沿液面进行扫描；②光敏树脂遇到特定波长光束会快速固化，从而完成一层截面薄片；③工作台下降一层截面层厚的高度，再固化另一层截面，如此往复层层叠加构成建构三维实体。动态原理图如下：

3、SLS

全称‘Stereo LithographyApparatus’，翻译过来就是：粉末材料选择性激光烧结成型技术。

SLS的3d打印技术类型及原理跟SLA很像，最大的区别就是材质，一个是液态，一个是固态（粉末）。该技术的成型原理及过程如下：

①一层粉末平铺成型零件的上表面，并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度；

②系统控制激光束，根据计算机中三维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；

③一层完成后，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。

整个3d打印烧结原理及过程动图如下：

三、3d打印流程

在工厂，整个3d打印的流程是这样的：先通过计算机辅助设计（CAD）或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“分割”成逐层的截面，最后以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式，最终构造物体。

如果细致点划分，拢共分五步：①三维建模设计；②STL文件转换；③3d打印全过程；④除去打印支撑；⑤后期处理。

1、三维建模

3d打印的基础是数字模型，而数字模型获取的常见方式有两种：①运用三维设计或建模软件进行构建，比如：CAD、3dmax、maya等；②应用逆向工程，即使用三维/3D扫描仪获取三维数据并生成立体模型。

2、生成STL文件

STL是一种三维立体光刻文件，采用三角形（多边形）来叙述对象的立体参数信息，是整个3d打印过程的关键。值得一提的是，在将模型转换为STL文件之前，应考量几个模型限制，如：物理尺寸，水密性和多边形数量等。

当然，转完STL，还需要切片的，3d打印机不能直接使用STL，而是使用STL切片完的文档。同时，切片程序还会将STL文件转换为Gcode代码（是一类数控NC编程语言，用于操纵自动化机床），届时3d打印机可以直接运行并工作。

3、3d打印全过程

在这一环节，打印材料会被加载到机器中，然后剩下的工作基本由3d打印机自动化操作。当然，3D打印机一般由很多小而复杂的零件组成，因而正确的维护和校准对于产生精确的打印尤为重要。

4、去除支撑

3d打印不能悬空生成，它必然涉及到底部支撑。对于更工业化的3D打印方式，除去支撑是一项特殊工作流程，也是必不可少的流程之一。当然，也有一些特殊要求，是需要保留支撑的（这就另当别论了）。

5、后处理

后处理程序因3D打印机技术而异。SLA 3D打印技术要求在模型处理之前要在紫外线下固化；SLS 3D打印技术金属零件通常需要在烤箱中消除应力；而FDM技术制作的零件可以直接手动处理。

大多数3D打印模型都可以打磨，并采用其他后处理技术(包括高压空气清洁，抛光和着色)来准备最终使用的3D打印模型。