光固化立体光刻（SLA）技术全指南：3D打印原理、材料与优势

SLA（光固化立体光刻）是最早商业化的3D打印技术之一。它采用丙烯酸或其他树脂，必须使用紫外（UV）激光固化。该技术已被多种方式重新诠释。其材料选择也显著增长——现在可找到刚性、柔性、耐热、耐化学、生物相容等树脂选项。Xometry即时报价此工艺，自2018年起提供。它是我们最受欢迎的3D打印工艺之一。

SLA工艺将组件3D模型转化为实体塑料。计算机模型首先数字化“切片”成层，以便打印机有条不紊地将每层与前一层结合。SLA机器打印原型零件、测试组件、医疗辅助件、工具、外观测试件等。

本文提供SLA技术优势、材料、应用等背景理解。

什么是SLA 3D打印？

SLA是一种3D打印工艺，使用扫描UV激光固化光敏树脂表层。树脂供应在料槽中，绝大多数SLA机器中，零件倒置构建。每层构建板向上移动，仿佛零件从液态聚合物中生长出来。机器还必须打印必要支撑结构以支撑设计中的悬垂部分。

工艺中使用的UV敏感光聚合物统称为“树脂”。它们是光催化丙烯酸单体，暴露于UV激光光下时交联。这一原理允许机器创建小至激光束宽度的细节。

SLA模型有时以部分固化状态打印。这些模型需要后处理——额外UV暴露以完成交联过程。此额外工序有助于消除因UV光束后向散射和衍射未完全固化的部分固化树脂。无论是否后固化，所有零件打印完成后必须清洗以去除表面树脂。清洗通常在异丙醇浴中进行。打印支撑脚手架移除在之后进行。

更多信息请参阅《关于3D打印的一切》文章。

SLA打印标签

SLA 3D打印光源是什么？

SLA 3D打印光源是作为立体光刻机固化机制的UV激光。该光源精确调谐以匹配树脂中使用的催化剂。然而，不同制造商使用不同波长。最常见SLA激光为395μm波长激光二极管系统。其产生300-500mW束功率，准直至约300μm直径。各种其他激光光源可在某些设备中找到，配有适合其频率范围的催化剂。其他类型UV光源用于全层立体光刻。这些灯采用微镜阵列投影仪（数字光处理或DLP打印机）或LCD掩膜（通常称掩膜立体光刻或MSLA）。

SLA 3D打印用于何处？

SLA 3D打印用于以下应用：

• 原型制作： 因可包含精细细节，SLA打印零件可作为工程测试模型。
• 制造： SLA为对应力韧性要求不高的情况创建功能零件。
• 工程与产品设计： SLA零件可手工精加工和喷漆，创建高质量模具前原型。
• 珠宝： SLA机器可为珠宝商构建外观测试件。
• 牙科： SLA可创建各种牙科产品，包括软组织、牙齿、骨植入材料、聚氨酯和硅胶模具的铸造型腔。
• 医疗： SLA工艺可使用专用材料制造医疗植入物。

SLA——以及Carbon DLS和PolyJet 3D打印——使用光固化液态树脂而非粉末或丝材。每层铺展极薄、极均匀、全密度的液态树脂层。因此，即使层厚相同，SLA打印件表面光洁度远超挤出痕迹或粉末表面层的其他技术。

Christian Tsu-Raun

手工报价团队负责人

SLA 3D打印使用哪些材料？

SLA 3D打印机可使用以下材料打印：

1. 通用丙烯酸树脂： 这些材料提供各种韧性和透明度。
2. 柔性聚氨酯弹性体： 用于柔性零件。
3. 刚性聚氨酯： 这些具有良好外观价值，比通用材料更耐用，适合产品试用或原型件。
4. 刚性树脂： 这些化学和热稳定性好，适合工程测试件。
5. 牙科和医疗树脂： 这些树脂医疗安全，构建更快、表面质量好、透明物品如牙套、夹板等。
6. ESD树脂： 这些树脂适合制造制造用防静电夹具。

采用Accura Xtreme Gray材料制作的SLA Xometry标志

SLA 3D打印首次使用是什么时候？

SLA 3D打印最早由児玉英雄于1980年代创建。他首次使用UV固化聚合物从未固化树脂槽“打印”薄塑料切片。1984年，Chuck Hull命名该工艺为立体光刻并获专利。该专利保护了一种“创建3D物体的方法”，通过分层顺序、相互结合的物体“切片”。

机器的UV激光在制造精确细节和紧密分辨率方面起关键作用。它扫描树脂池表面，诱导材料内部交联。SLA代表首个成功使用分层切片的增材制造工艺。该技术在80年代中期至晚期由3D Systems公司推向市场。

SLA 3D打印如何工作

SLA 3D打印通过在X-Y平面移动UV激光工作。UV光触发液态单体树脂中的催化剂。构建板从树脂池表面开始，激光照射区域的树脂和固体板表面均发生聚合并固定到构建板。完成该“层”后，构建板上移，允许下一层固定到前一层。重复此过程，零件将呈现从液态池中生长的状态。打印通常从零件底部开始，零件倒置打印。

取出后，零件必须清洗去除未固化树脂。随后切除任何支撑脚手架元件。

SLA打印参数有哪些？

SLA机器打印参数通常由制造商固定。仅零件方向和层高可更改。表1展示两种常见SLA打印机方向对比：

设置	底向上SLA打印机（桌面级）	顶向下SLA打印机（工业级）
典型层高	25至100 μm	25至150 μm
尺寸精度	±0.5%（下限：±0.010至0.250 mm）	±0.15%（下限：±0.010至0.030 mm）
构建尺寸	高达145 x 145 x 175 mm	高达1500 x 750 x 500 mm

表1. SLA打印机特性

什么区分了SLA 3D打印？

SLA通过其具有极多样性能和外观质量的广泛材料范围，与其他3D打印系统和工艺区分开来。SLA材料自上市以来显著改进和多样化。SLA的另一区分因素是其表面光洁度——行业最高标准之一。最大SLA机器为汽车行业设计，可构建整个车身面板、仪表盘等。

SLA后处理有哪些选项？

SLA后处理始于去除未固化“湿”树脂。底向上打印机后处理前必须排空，而顶向下设备无需此延迟。但两种情况零件均须清洗去除残留液体。尽管手动喷淋清洗仍常见，但自动化解决方案用于此清洗阶段已上市。某些树脂需在UV辐射下额外后固化。完成后，支撑脚手架再手动或自动设备移除。此时模型通常视为完成。进一步处理如打磨或喷漆通常旨在改善零件外观。

SLA 3D打印有哪些优势？

SLA 3D打印提供广泛优势，表2展示：

优势
材料性能	SLA拥有广泛材料性能，视供应商而定。
柔韧性	极少3D打印工艺可提供伪弹性体材料，SLA是此类良好选择。
零件表面光洁度	SLA生产零件表面光洁度极佳。适合高规格光洁度且易接受喷漆。
零件精细细节	选择合适设备、树脂和服务商，SLA擅长精细细节。0.1mm特征易实现。
分辨率均匀性	SLA在Z轴高分辨率但X-Y较低。工艺选择和构建方向需谨慎。
复杂零件生产	SLA可精准复现复杂零件。
曲面	曲面Z阶梯几乎不可察觉。
打印过程	打印过程可快速，假设零件在打印机Z轴方向不太高。

表2. SLA 3D打印优势

SLA 3D打印有哪些缺点？

SLA机器缺点展示于表3：

缺点	描述
零件高成本	打印树脂成本$200/升。
耐磨性	大多数SLA材料在磨损或粘滑情况下表现差，不应用于运动组件。高强度SLA材料较好但成本更高。
设备高成本	工业SLA机器$200,000，低性能桌面机起价$3,750。
激光基系统	激光基系统需极仔细安全监控和培训。
维护要求高	激光和液态树脂使机器维护繁重或具挑战性。
分辨率差异	因X-Y平面分辨率与Z轴不同，某些精细细节可能不理想。
材料性能选择性	简单常用树脂制件倾向脆性，恒定载荷下可能蠕变。

表3. SLA 3D打印缺点

SLA 3D打印适合您的组件或项目吗？

大多数情况下答案是肯定的。SLA 3D打印适配大量项目。操作员只需为工作选择合适材料。但选择3D打印技术是困难过程；许多风格需求和能力重叠。SLA最适合需要光滑表面、精细细节和高分辨率的零件。

总结

Xometry提供广泛制造能力，包括光固化立体光刻（SLA）3D打印服务和增值服务，满足您所有原型和生产需求。立即请求即时报价。

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Dean McClements

Dean McClements拥有机械工程一等荣誉学士学位，在制造业拥有二十多年经验。他的职业生涯包括在Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace和Hyster-Yale等领先公司担任重要职务，深入理解工程流程和创新。

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