增材制造（AM）是生產(chǎn)過程的一個(gè)寬泛的術(shù)語，在這種生產(chǎn)過程中，“一層一層地添加材料（而不像傳統(tǒng)加工那樣減去材料）”。到目前為止，有七種不同類型的AM進(jìn)程，其中最流行的是：FDM、SLA和SLS。

FDM–熔融沉積建模

熔融沉積建模（FDM），又稱為FFF（熔絲制造），是最著名的技術(shù)，也是材料擠出過程的一部分。它使用熱塑性材料，通常是長(zhǎng)絲線軸的形式。擠出機(jī)的加熱噴嘴熔化材料，然后沉積到基板上。FDM有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。印刷過程簡(jiǎn)單易學(xué)，中等速度，通常不需要很大的空間。大多數(shù)打印機(jī)都是桌面大小的，這使它們成為辦公室的理想選擇。但另一方面，F(xiàn)DMs也被用作大型工業(yè)機(jī)器，以支持制造過程。在這種情況下，可以使用顆粒形式的建筑材料，而不是長(zhǎng)絲。

企業(yè)和個(gè)人用戶使用FDM來創(chuàng)建功能原型、產(chǎn)品概念模型或快速工具。由于一些生產(chǎn)商獲得了FDA的批準(zhǔn)，醫(yī)療模型越來越受歡迎。

FDM設(shè)計(jì)

要為FDM 3D打印機(jī)創(chuàng)建模型，您需要使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）或三維計(jì)算機(jī)圖形軟件。這種技術(shù)在空心部件、咬邊和懸垂等方面存在一些問題，因此必須設(shè)計(jì)和制造支撐結(jié)構(gòu)，如盒子、天花板或腹板，以便打印模型。幸運(yùn)的是，軟件分析了模型，并根據(jù)它們的幾何結(jié)構(gòu)為我們?cè)O(shè)計(jì)了合適的支撐結(jié)構(gòu)。只有一臺(tái)擠出機(jī)的FDM 3D打印機(jī)使用與整個(gè)模型相同的材料創(chuàng)建支撐。在這種情況下，它們必須機(jī)械分離。采用雙擠出機(jī)甚至更多擠出機(jī)的設(shè)備正變得越來越流行。它使使用溶于水的支撐材料成為可能，但過程相當(dāng)長(zhǎng)，有時(shí)它比你需要使用的水還要多，比如檸檬酸。最后不是每一種印刷材料都粘在溶解性支撐材料上，另一個(gè)重要因素是建筑平臺(tái)上的模型定位。它的布置方式必須不需要大量的支撐。

FDM的優(yōu)點(diǎn)

·無毒，但一些纖維（如ABS）會(huì)產(chǎn)生有毒煙霧。通常這是一個(gè)環(huán)境安全的過程。

·多種彩色印刷材料，價(jià)格不貴，利用率高。

·設(shè)備成本低或適中。

·低或中等后處理成本（支架拆除和表面處理）。

·最適合中型構(gòu)件。

·部件的孔隙度幾乎為零

·材料的高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐化學(xué)性、耐水性和耐溫性。

·與其他桌面技術(shù)相比，體積相當(dāng)大：600 x 600 x 500 mm。

FDM的缺點(diǎn)

有限的設(shè)計(jì)選項(xiàng)。不能在垂直面產(chǎn)生薄壁，銳角，銳邊。

印刷模型在垂直構(gòu)建方向上是最弱的，因?yàn)樘砑訉臃椒▽?dǎo)致材料性質(zhì)的各向異性

需要支撐。

不太準(zhǔn)確，公差在0.10至0.25 mm之間。

拉伸強(qiáng)度約為注塑相同材料的三分之二。

難以控制構(gòu)建室的溫度，這對(duì)于獲得最佳效果至關(guān)重要。

垂直建造平面中的“樓梯踏步”問題。

SLA–光固化成型法

第二個(gè)最流行的工藝稱為SLA（光固化），是還原光聚合的一部分。這是第一項(xiàng)獲得專利的AM技術(shù)。在這個(gè)過程中，將一大桶光聚合樹脂暴露在激光束或數(shù)字光投影儀中。能源使平臺(tái)上的材料層層硬化。完成后，平臺(tái)向上移動(dòng)，一層樹脂淹沒在表面。它很重要的一點(diǎn)是，要封閉大桶，防止樹脂煙氣逸出。光室本身需要不透明或著色，以防止環(huán)境光過早固化過程。

SLA和FDM一樣，都需要支持結(jié)構(gòu)。但在這種情況下，它們總是由相同的材料制成。印刷完成后，將已完成的部分排干，用溶劑清洗，去除多余的樹脂，然后在紫外光下完全固化部件。只有這樣，支撐結(jié)構(gòu)才能通過切割拆除

有了SLA，你可以打印一系列的光聚合物，如環(huán)氧樹脂，聚氨酯，丙烯酸酯，彈性體和乙烯基。你可以用這些材料來制作非功能原型、卡扣和鉸鏈、醫(yī)療模型，尤其是牙科用模型，以及鑄造模型

為SLA設(shè)計(jì)

在為SLA設(shè)計(jì)模型時(shí)，您需要遵守幾乎相同的規(guī)則，例如為FDM設(shè)計(jì)。由于所需的結(jié)構(gòu)，零件的布置應(yīng)避免多余的支撐，在SLA中，冗余支撐可以采用腹板、點(diǎn)、天花板或角撐板的形式。成品為半透明，層厚可低至0.05-0.15mm。

SLA的優(yōu)勢(shì)

·良好的表面光潔度，層厚在0.05–0.15 mm之間。

·成品零件可以涂漆。

·速度適中。

·低產(chǎn)量（1-20）零件的經(jīng)濟(jì)性。

SLA的弊端

·昂貴的材料。

·后處理不僅是必需的，而且是多線程、混亂的過程。打印完成后，需要在超聲波浴中清洗樹脂或?qū)⒘慵菰贗PA（異丙醇）中，然后必須拆下支架，然后用紫外線燈固化打印輸出。

·樹脂本身有毒，但與異丙醇混合更危險(xiǎn)。液體應(yīng)妥善保管，并送專業(yè)公司處理。

·廢料不可回收，難以管理

·需要支撐

·由于材料特性的各向異性，打印輸出在垂直構(gòu)建方向上最弱。

·激光器需要定期校準(zhǔn)

·不同的樹脂層厚度可能不同

·光聚合物是有毒的，以及在過程中逸出的煙霧。

選擇性激光燒結(jié)

SLS代表粉床添加劑制造工藝。

SLS是3D打印行業(yè)歷史最悠久的工藝之一，也是目前最著名和最可預(yù)測(cè)的添加劑制造技術(shù)。它的工作方式非常簡(jiǎn)單。激光束在密封室中燒結(jié)粉末材料，有時(shí)在惰性氣體氣氛中防止氧化。當(dāng)燃燒室預(yù)熱時(shí)，剛好低于粉末的熔化溫度，激光僅用于添加少量能量來熔化粉末。

當(dāng)層燒結(jié)完成后，平臺(tái)重新定位，一個(gè)專用機(jī)構(gòu)將粉末層從供給室補(bǔ)充到印刷室，然后重復(fù)該過程。在SLS技術(shù)中，不需要支撐，因?yàn)槲礋Y(jié)的粉末，包圍在印刷室中的打印輸出，本身就成為一個(gè)支撐物。

SLS技術(shù)的精度取決于激光束、其直徑和激光路徑：垂直于層（H-BOT）或與層成一定角度（振鏡）。精度還取決于層高。只要所設(shè)計(jì)的對(duì)象能夠除去模型內(nèi)未燒結(jié)的粉末，就可以制造出各種復(fù)雜的固體結(jié)構(gòu)，即使內(nèi)部零件是移動(dòng)的。

印刷后，多余的粉末可以簡(jiǎn)單地用吸塵器或刷子除去。為了獲得最佳效果，打印輸出也可以進(jìn)行噴砂處理。選擇性激光燒結(jié)使用廣泛的材料，如熱塑性塑料、彈性體和蠟。一些工業(yè)機(jī)器使用粉末金屬（SLM、DMLS、LPBF）或陶瓷。

當(dāng)我們比較SLS、SLA和FDM的應(yīng)用數(shù)量時(shí)，選擇激光燒結(jié)無疑是潛在應(yīng)用最多的一個(gè)。從可在風(fēng)洞中測(cè)試或通過其他實(shí)驗(yàn)測(cè)試的功能性、可移動(dòng)原型，到以低或中等體積印刷的最終組件。裝配零件、卡扣和鉸鏈、快速模具、模具、鑄造和成型用型芯和模具、產(chǎn)品概念模型、醫(yī)療和牙科植入物構(gòu)成了一系列用途。它也用于教育需要，研究人員和學(xué)者都用來教學(xué)生。

為SLS設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)師選擇SLS是因?yàn)樗o了他們形式上的自由。創(chuàng)建具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)部件是可能的。由于不需要支撐結(jié)構(gòu)，因此更容易準(zhǔn)備更詳細(xì)的項(xiàng)目，具有鋒利的邊緣和薄壁。層厚在0.06–0.15 mm之間，使其非常精確。與FDM和SLA的情況相同，材料性質(zhì)的各向異性使零件在垂直構(gòu)建方向上較弱。

SLS的優(yōu)勢(shì)

不需要支撐結(jié)構(gòu)。

內(nèi)部幾何形狀復(fù)雜的活動(dòng)部件。

光滑表面-很難注意到該層。

耐用打印輸出。

印刷后粉末可重復(fù)使用。

使用整個(gè)工作區(qū)域時(shí)，材料成本低至中等。

與工業(yè)機(jī)器相比，臺(tái)式SLS 3D打印機(jī)價(jià)格便宜。

不需要熟練工人（只需要臺(tái)式SLS 3D打印機(jī)）。

SLS的缺點(diǎn)

工業(yè)機(jī)器價(jià)格昂貴。

交付周期長(zhǎng)。

更換材料時(shí)必須精確清潔機(jī)器，以避免污染。

較長(zhǎng)的打印時(shí)間（對(duì)于較大的對(duì)象）。

對(duì)于后處理過程中的粉末管理，建議使用真空吸塵器和壓縮空氣，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生灰塵。