快速原型选 SLA 还是 SLS？核心差异与选型指南

发布时间：2018 年 7 月 20 日 | 作者：Candy，WayKen 市场经理

粗略有 10 种主流快速原型技术，视如何分组而定。为您设计的医疗器械选哪种？或是汽车、飞机、厨房电器零件。每个行业和产品对原型有独特需求。您自己也有想法：只需外观好给投资人看？还是要验证功能，可牺牲表面光洁度换更便宜方案？或是要做测试，撞击、加热、水浸。每种产品和用途都有最适合的技术。若在一篇文章比较所有方法，阅读需一小时，现代人没时间。所以我们聚焦覆盖约 30% 原型市场的两大技术：塑料的 SLA 原型与 SLS 原型。SLA 3D 打印 vs SLS 3D 打印，开始。

SLA 打印技术发展史

SLA（光固化立体成型）是 3D 打印领域最古老技术之一。1980 年代初在日本被发现。Kodama 博士构想出使用液态聚合物罐和单个紫外激光器的装置。激光固化聚合物表层使其硬化，并将层稍微浸入罐中。这样硬化塑料成为下一层基础。但 Kodama 博士资金不足，错失专利。1984 年，一组法国科学家为项目思考如何制造分形零件（极复杂精细几何零件），想到用激光固化聚合物。他们申请了原型专利但未重视商业化，想法未被重视。同年，美国发明家 Chuck Hull 作为第三位想出此法的人，申请了立体光刻工艺专利。他周全考虑并创立 3D Systems 公司销售其想法。如今 3D Systems 是最大 3D 打印机制造商之一。

SLA 打印技术

SLA 打印实际上有两种方法，称作正向和反向 SLA。正向工艺是 SLA 最初发明方式。打印机有液态聚合物罐和基板，基板比聚合物表面低一层固化高度。紫外激光描绘零件当前横截面（程序将零件切片、为每层生成激光路径），获得首层硬化层。然后基板下降一层高度，专用刮刀划过罐面确保基板上方区域完全填充聚合物。然后固化下一层。反向法在零件朝向和运动上不同。基板透明且相对正向法倒置。激光穿过基板固化聚合物，然后基板上升而非下降。可类比从水中缓慢取出物体。唯一区别：后者物体原本在水中，SLA 打印则在罐中从液体中创建物体。

SLS 描述与历史

SLS 是类似的 3D 打印工艺。由德州教授 Carl Deckard 开发。他是工程师，旨在降低批量生产所需铸造量。后来将专利卖给 3D Systems。3D Systems 后将 SLS 用于金属粉末，引发金属零件生产革命。如今该技术是打印金属零件最普及方法。发展中发现粉末很危险：极细易吸入。所以 SLS 技术不太适合桌面爱好者版本，不像 SLA。工艺使用塑料粉末为主要材料。特殊刮刀将粉末铺在基板上。之后像 SLA 一样，激光描绘零件横截面。之后基板降低一层，再次铺粉。与 SLA 很相似，对吧？

材料

SLA。该工艺使用紫外光下硬化的聚合物，称光敏树脂。树脂成分众多，主要按用途分类：

• 标准树脂。最便宜，机械性能最差，但质量很好，甚至可媲美注塑成型。其中一些透明，可制作透明原型，如车灯。
• 工程树脂。可用于实际原型，有类 ABS、耐高温、高刚性或柔性形式。仍保持良好表面光洁度，强度略好。
• 医用树脂。光敏树脂中发现一些 I 类和 II 类生物相容性材料。意味着可长期接触人体组织。这是巨大优势。

SLS。该技术最初用尼龙。多年适配出其他材料：

• 尼龙。迄今 SLS 最广泛塑料。比所有 SLA 材料更耐用、耐热、坚韧。
• 聚氨酯。简单柔性塑料，适合铸造简单聚合物零件。
• 蜡。理想铸造模型用蜡。用成型混合物覆盖模型加热至熔化即可。

后处理

SLA。SLA 打印主要缺点是大量支撑结构，且由同材料制成。这使得必须进行切割操作移除支撑。还必须清理切割区域任何支撑痕迹。整个过程相当耗时。此外，固化零件并非完全固化。层间某些区域仅半途反应。因此用紫外光箱二次固化打印件可增加强度。虽非绝对必要。
SLS。SLS 后零件表面光洁度通常比 SLA 差。因此若需良好表面光洁度，SLS 零件需打磨和机械后处理。这很耗时。

结论：何时用什么？

总体而言，SLA 产出高质量零件，但比 SLS 昂贵得多（正向 SLA 情况下，罐中剩余液态塑料无法复用、难长期保存，最好保持打印机满载）且需移除支撑工序。优势是可实现材料丰富。用于医疗设备、需良好表面光洁度的透明件、部分注塑或铸造模型。用于展示产品，零件质量很好。SLS 产出强度等性能远优于 SLA。但表面光洁度差得多（约低 2-3 级）。工艺比 SLA 便宜得多。完全不需要支撑结构（前序粉末层支撑上层）且可复用之前剩余粉末。用于零件须承受更大载荷、腐蚀或振动的场景。表面光洁度非问题且预算低时用 SLS。用于自用或测试。