光固化3D打印樹脂

光固化（photocuring）是指單體、低聚體或聚合體基質在光誘導下的固化過程，一般用于成膜過程。技術具有高效、適應性廣、經濟、節能、環保的特點。光敏樹脂涂料是光固化技術在工業上大規模成功應用的最早范例。

光敏樹脂即是UV樹脂，由聚合物單體與預聚體組成，其中加有光（紫外線）引發劑或稱為光敏劑，在一定波長的紫外光照射下立刻引起聚合反應，完成固化，光敏樹脂一般為液態，用于制作高強度、耐高溫、防水等的材料，光敏樹脂3D打印常用于國內外主流SLA快速成型設備、大多數進口或國產DLP桌面機等。

圖 SOMOS ProtoTherm光敏樹脂打印的吹風機原型外殼（來源帝斯曼）

帝斯曼Somos?光敏樹脂

DLP和SLA打印過程都需要專業的光敏固化樹脂，以達成精確固化還原打印模型的目標。在3D打印市場，帝斯曼通過其Somos?樹脂業務，在立體光刻（SLA）和數字光處理（DLP）領域樹立了自己的增材制造領域的領先地位，為此帝斯曼成立一個專門的業務單元：帝斯曼增材制造。基于Somos的市場應用經驗，帝斯曼還將計劃覆蓋整個塑料打印材料領域，如在熔融長絲打印技術領域，帝斯曼為這項技術提供了不斷增長的材料組合，其中包括Novamid?聚酰胺和Arnitel?熱塑性彈性體。

圖 DSM Somos? Imagine 8000打印的游艇模型（來源帝斯曼）

帝斯曼Somos?系列多種光敏樹脂適用于DLP及SLA打印技術應用于汽車、消費電子、航空航天、醫療、民用消費品等領域的樣品及原型制作（某些情況下可直接制作最終成品），小編列表如下：

圖 Somos WaterShed XC 11122 打印的組合燈具（來源帝斯曼）

光固化技術

光固化技術在3d打印機方面也日益重要，其原理是聚合物單體與預聚體組成光引發劑 (光敏劑)經過UV光(例如，250-400nm波長)照射后，引起聚合反應，完成固化成型。光固化3D打印能夠精確的還原打印模型的細部結構，在工業級的光固化打印機上成型的尺寸精度可以做到0.05-0.10mm/100mm，并且具有比FDM（熔融沉積打印成型）打印成型更高的表面光潔度及還原性。光固化3D打印模型僅需少許的后處理去支撐結構作業，可應用于原型機的結構裝配驗證或最終制品成型。

圖 光固化SLA技術打印的航空部件原型（來源先臨三維）

DLP 與SLA 光固化打印技術

光固化3D打印技術分為DLP 打印技術和 SLA 打印技術，它們的區別在于光線投射到光敏打印樹脂的方式不同。DLP 和 SLA它們的共同點在于，打印之前都通過3D打印軟件把需要打印的3D數據模型按照打印精度需求（每層0.05mm或0.1mm不等）順序分割成有限個打印截面。3D打印機在單次打印作業周期內完成一個單獨截面的打印，隨后打印升降臺再下降一個截面高度，進入下一個打印周期，在上一個未完全硬化的截面層上繼續打印一層。如此重復，所有打印層經光固化并順序粘連在一起完成整個3D模型的還原成型。

DLP （Direct Light Processing）光固化打印機內置了一個光線投射器，DLP打印機利用投影器把一整層光投射到打印物料光敏樹脂上令樹脂固化。DLP打印機在每個打印周期，都是把光線一整層投影到打印截面上，如此反覆層疊式打印最終把物件打印成型。

圖 DLP工藝原理（來源網絡）

SLA (Stereolithography) 3D 打印技術，不使用光線投影機，而是透過激光器把激光逐點或逐行照射到液態光敏樹脂上，將光敏樹脂逐層固化，最后得到整個物件的形狀。

圖 SLA工藝原理（來源網絡）

DLP和SLA 光固化打印機的主要組成元素類似，包括有可升降的打印平臺、容載液態光敏樹脂的容器、平整液面高度的刮板等。兩者的打印過程，都是當第一層光敏樹脂固體化后，平臺會上升或下降一個分割截面高度，然后再用激光打印第二層，如此類推逐層層打印，最后打印成一個整體形狀。

DLP與SLA的優劣勢比較

DLP的優勢主要體現體現如下：

1）精度高。其在材料屬性、細節和表面光潔度方面可以媲美注塑成型塑料件。

2）速度快。由于每次投射直接成型一個面，工件的長度和寬度尺寸并不影響成型速度，成型速度僅受工件高度（Z軸長度）的影響。理論上，要比SLA快很多。

3）造價低。由于無需激光頭發射激光來固化成形，僅使用成本極低的UV-LED光源進行照射即可滿足成型要求。整個系統沒有噴射部件，所以沒有傳統成型系統噴頭堵塞的問題，使得維護成本大大降低。

DLP的劣勢主要體現如下：

1）在受數字光鏡分辨率（1080）限制，只能打印尺寸較小產品。（打印面積大了，精度不夠，表面顆粒大粗糙）。

2）DLP系統的核心數字微鏡元件DMD（Digital Micromirror Device）只有德州儀器獨家提供，某種層面上束縛了產業的發展。

圖 EvoDent?艾沃德打印的牙科模型（來源艾沃德）

SLA技術的優點：

1） 發展時間最長，工藝最成熟，應用最廣泛。在全世界安裝的快速成型機中，光固化成型系統約占60%。

2） 成型速度較快，系統工作穩定。

3） 具有高度柔性。

4） 精度很高，可以做到微米級別，比如0.025mm。

5） 表面質量好，比較光滑：適合做精細零件。

SLA技術的缺點：

1） 需要設計支撐結構。支撐結構需要未完全固化時去除，容易破壞成型件，DLP類似。

2） 設備造價高昂，而且使用和維護成本都不低。SLA系統需要對液體進行操作的精密設備，對工作環境要求苛刻，DLP類似。

3） 光敏樹脂有輕微毒性，對環境有污染，對部分人體皮膚有過敏反應，DLP類似。

4） 樹脂材料價格貴，但成型后強度、剛度、耐熱性都有限，不利于長時間保存，DLP類似。

圖 先臨三維為吉利汽車應用SLA+VCM打印制作的方向盤（來源先臨三維）

以下分享小編整理的部分DLP及SLA打印設備廠家名錄，如有紕漏，敬請指正：

部分DLP打印設備廠家：

• 3D System

• Fromlabs

• Sprintray

• ZCorp

• EnvisionTEC

• Prodways

• 北京聞亭泰科技術發展有限公司

• 上海聯泰科技股份有限公司

• 深圳市極光爾沃科技股份有限公司

• 深圳市創想三維科技有限公司

• 深圳市創必得科技有限公司

• 深圳長朗智能科技有限公司

部分LSA打印設備廠家：

• 3D System

• Formlabs

• SondaSys

• 上海聯泰科技股份有限公司

• 北京金達雷科技有限公司

• 中瑞科技（ZRapid Tech）

• 上海數造機電科技股份有限公司

• 金華萬豪

• 杭州先臨三維科技股份有限公司

• 鄭州邁客美客電子科技有限公司

• 江蘇銳辰光電技術有限公司

3D打印技術被業界人士標榜為“第三次工業革命”的領頭羊，是我國“十三五”計劃重點支持、重點發展的新興戰略產業之一，科技部已經將3D打印技術納入國家863計劃。鑒于政策的支持，2018年我國3D打印市場規模可達到22.5億美元，2022年達到80億美元左右。3D打印在消費品/電子、醫療、工業設備、汽車領域、航天航空等行業應用比較廣泛。中國3D打印技術發展還面臨諸多挑戰，總體處于產業化初級階段。我們艾邦高分子，建有3D打印群，方便業界朋友溝通交流，請按二維碼申請加入：

文章參考百度百科、3D LAB STORE、先臨三維、立信三維、中國3D智造網、帝斯曼等，艾邦團隊整理編輯

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