7種3D列印技術比較
7種3D列印技術比較

3D列印是以3D列印機根據設計好的3D模組,一層一層射出元件,並加以堆疊、黏合的技術,列印成本與成品形式根據使用的材料與硬化技術,而有很大的差別。由於3D列印目前主要為提供高單價客製化產品,還難以達到量產、商業化的規模,但在航太與車用等講究精密零組件的領域,3D列印仍有龐大的應用市場。

品質較穩定的3D列印機通常只有1~3色,其餘的色彩需求由染色或塗料來加工,塑膠、紙類及金屬為最常見的列印材料,且能使用的材料也會隨著技術提升而增加。依照製程來分,3D列印有7種常見技術:FDM(熔融擠製)、LOM(層狀製造)、3DP(粉末噴墨)、DLP(數位光處理)、SLA(光固化)、SLS(選擇性雷射燒結)、SLM(選擇性雷射熔化),以下分別進行簡介與比較。

(一)FDM:此技術最常採用的材料為塑膠,又以ABS樹脂與PLA(Poly-Lactic Acid)最常見。ABS具有高強度、低價格且耐熱的優點,但在高溫下會產生有毒氣體,採FDM技術時,材料會被加熱至半熔融狀態並在平台上擠出,再因溫度下降而固化,如此反覆地向上堆疊。這種技術是最常見的3D列印技術,價格也最低。

(二)LOM:LOM是將材料薄膜切割成需要的形狀,然後再一層層透過膠水黏貼,所以LOM除了可採用塑料外,也能使用紙張作為原料,也被叫做紙張積層(Laminated Paper)。這種技術的列印速度較快,但會產生較多的廢料。

(三)3DP:原文為3D Printer,或稱為Plaster-Based 3D Printing。製成原理是在平台上鋪上粉末,然後再從噴頭噴出黏著劑,將需要固化部分的粉末黏在一起,層層重複到最後將未黏住的粉末回收、完成成品。原理類似噴墨印表機,所以也被稱為粉末噴墨或膠水固化噴印。3DP採用灰白色的石膏粉體材料,可在形成時噴上彩色膠水,其性質相對其他材料安全且價格低廉,但模型表面會帶有沙粒感的顆粒狀,且結構強度會相對較差。

(四)DLP:這種技術用DLP的投影功能,將一層層圖片照射在光固化樹脂上,逐層堆疊製造出成品。成品的細緻度較高,但材料較昂貴、硬度偏低,應用領域與FDM相反。

(五)SLA:SLA類似DLP,同樣以光固化樹脂為材料,透過雷射一層層掃過液態的光固化樹脂使其硬化成型,再讓硬化的部分下移,重複硬化製成以覆蓋先前的液態光固化樹脂。與DLP的差別在於DLP是逐步將模型拉出樹脂,而SLA則是往下沉浸。SLA的成品同樣具備細緻特色,且透過雷射掃射可快速製造大型物件;光固化樹脂成本較高也是同樣的缺點。

(六)SLS:SLS製程是類似3DP及SLM固化粉末堆疊的技術,差別在於SLS和SLM採用雷射而非接著劑,所以從速料到金屬粉末都可作為SLS的材料,只需以雷射加入粉末內部的黏合劑,將粉末黏在一起成形;但因採燒結成型製成,所以成品的晶粒結構和特性等都會與原本粉末有所差異。

(七)SLM:SLM以金屬粉末為主要材料,透過更高功耗的雷射將金屬粉末加熱成液態,然後與其他材料結合再冷卻固化。SLM特色在於成品強度高,且能夠直接列印金屬零件,適用於航太零件印刷。但SLM的機台設備也比較貴,材料選擇也較少。

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