SLA3D打印技術作為3D打印成型的一種方式，因其材料多樣化，價格便宜，已被大眾所接受，在眾多領域得到廣泛的應用。今天，我們將介紹SLA 3D打印技術的基本原理，一起來了解SLA打印的優缺點和局限性。

　　什么是SLA?

　　立體光刻(SLA)是一種增材制造工藝，屬于槽光固化家族。在SLA中，模型是通過使用紫外(UV)激光束選擇性地一層一層地固化聚合樹脂而成。SLA中使用的材料是液體光敏熱固性聚合物。

　　作為第一項3D打印技術，SLA成名很早，其發明者早在1986年就為這項技術申請了專利。如果模型需要高精度或光滑表面，SLA是最具性價比的3D打印技術。當充分了解制造過程的優缺點和局限性時，就能打印出最佳效果。

　　SLA與數字光處理技術(DLP)有許多共同點，DLP是另一種槽光固化打印技術。簡單來說，這兩種技術可以視為一種技術。

　　SLA的工作原理

　　成型平臺固定在液體樹脂槽中，距離液體表面一層的高度。

　　紫外激光通過選擇性地固化光聚合樹脂，一層層打印。激光束通過一組叫galvos的鏡子聚焦在設定的路徑上。對模型的整個橫截面進行掃描，使打印部分固化。

　　當一層打印完成后，成型平臺移動到一個安全的距離，刮刀給表面覆上新的一層。重復這個過程，直到模型打印完成。

　　打印完成后，模型處于柔軟、未完全固化的狀態。如果需要較高的機械性能和熱性能，就需要在紫外光下進行進一步的后處理。

　　液體樹脂通過一種稱為光聚合的過程固化：在固化過程中，組成液體樹脂的單體碳鏈被紫外激光作用，變成固體。光聚合的過程是不可逆的，SLA模型無法還原為液態：當加熱時，它們會燃燒而不是熔化。這是因為SLA生產的材料是由熱固性聚合物制成的，而不是FDM使用的熱熔性塑料。

　　打印機參數

　　在SLA系統中，大多數打印機參數由制造商固定，不能更改。唯一能自定義的是層高和模型方向(后者決定支撐位置)。

　　SLA中的層厚度在25到100微米之間。較薄的層厚度可以更精確地捕捉曲線幾何圖形，但會增加打印時間(和成本)以及打印失敗率。100微米的層厚適用于大多數常見軟件。

　　打印尺寸是另一個很重要的參數。打印尺寸取決于SLA機器的類型。有兩種主要的SLA機器類型：下沉式和上拉式。

　　下沉式SLA打印機將激光光源置于料槽上方，模型朝上。成型平臺從樹脂槽的頂部開始，每層成型后向下移動。

　　上拉式SLA打印機將光源置于樹脂槽下方，模型向下成型。料槽底部透明，帶有硅酮涂層，涂層讓激光通過，并讓固化樹脂不粘貼在槽底。在每一層成型后，固化的樹脂被從槽底分離出來，隨著成型平臺向上移動。這個步驟就是剝離。

　　上拉式主要用于桌面級打印機，而下沉式通常用于工業SLA系統。上拉式SLA打印機更容易生產和操作，但是它們的打印尺寸很受限，因為在剝離過程中的拉力可能會導致打印失敗。而下沉式打印機可以兼容非常大的打印尺寸，精度也不會有很大的偏差，但價格卻很貴。

　　下表總結了這兩種方式的主要特點和區別：

　　支撐結構

　　SLA打印始終需要支撐結構。支撐結構采用與模型相同的材料打印，打印后必須手動拆除。模型方向決定了支撐的位置和數量。合理擺放模型方向，確保美觀度重要的展示面不會接觸到支撐結構。

　　上拉式和下沉式SLA打印機使用支撐的方式不同：

　　下沉式SLA打印中，支撐添加類似于FDM。懸空和跨橋需要精準打印(臨界懸空角度通常是30°)。模型可以朝任何方向擺放，但通常是都是平放，以盡量減少支持的數量和總層數。

　　上拉式SLA打印中，情況就要復雜得多。懸空和跨橋仍然需要支撐，但是最小化每一層的橫截面積至關重要：在剝離過程中施加到模型上的力可能會導致它與成型平臺分離。這些力與每層的橫截面積成正比。因此，模型需面向某一角度，相對而言減不減少支撐，就不是那么重要。

　　左, 下沉式SLA打印機模型擺放方向(減少支撐)

　　右，上拉式SLA打印機模型擺放(減小橫截面積)

　　卷曲

　　通過SLA打印的模型，可能會有一個很大的問題就是卷曲。卷曲類似于FDM中的翹邊。

　　在固化過程中，當被打印機的光源照射，樹脂會輕微收縮。當收縮幅度較大時，新層與原凝固材料之間會產生較大的內應力，從而導致模型的卷曲。

　　固化

　　SLA打印的模型具有等方性的機械性能。這是因為單次紫外激光照射不足以完全固化液體樹脂。隨后激光再次照射，讓之前的固化層凝固到一個非常密集的程度。事實上：

　　在SLA中，即使打印完成后，固化仍在繼續。

　　為了獲得最佳的機械性能，SLA模型必須進行后固化，可以將其置于強光下的固化箱中(有時在高溫下)。這大大提高了SLA零件的硬度和耐溫性，但也使其更易碎。

　　例如，用SLA桌面級打印機打印的標準透明樹脂模型，在后固化后，抗拉強度幾乎增加了2倍(從38MPa到65MPa)，耐溫性也增加了(從42攝氏度到58攝氏度)，但斷裂延伸率也幾乎降低到之前的一半(12%到6.2%)。

　　把模型放在陽光下也會加速固化。但長時間暴露在紫外線下會對SLA模型的物理性能和外觀產生有害影響：可能會卷曲、變得非常脆弱并變色。因此，建議晾曬前噴涂一層透明紫外丙烯酸涂料。

　　常用的SLA材料

　　SLA材料為液體樹脂。每升樹脂的價格差別很大，便宜的有50美元左右的標準材料，貴的有400美元以上的特殊材料，如澆注料或牙科樹脂。工業系統材料選擇比桌面及SLA打印機更廣泛，這就能更好地控制模型的機械性能。

　　SLA材料(熱固性材料)比FDM或SLS(熱塑性塑料)材料更脆弱，因此SLA模型通常不能用來承受較大負載。當然未來材料的進步可能會改變這一點。

　　下表總結了常用樹脂的優缺點：

　　后處理

　　SLA模型可以通過各種后處理方法，如砂光、拋光、噴涂涂層和使用礦物油等，獲得非常高的品質。

　　透明樹脂外層后處理后的各種效果。從左至右：去除支撐，水磨，防紫外線噴涂，拋光

　　SLA的優勢和限制

　　SLA的主要優缺點概括如下:

　　SLA可以生產尺寸精度非常高、細節復雜的零件。

　　SLA模型表面光潔度高。

　　SLA能使用特殊的材料，如透明、柔韌、澆鑄樹脂等。

　　SLA部件通常很脆弱，不適合功能性應用。

　　當SLA模型暴露在陽光下時，其機械性能和外觀會隨著時間的推移而退化。

　　始終需要支撐，并且需要后處理來消除支撐留下的印記。

　　SLA的主要特點總結如下表：

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