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什么是立體光刻？它是如何工作的？這個名字從何而來？我們將在本SLA 3D打印指南中介紹所有內(nèi)容。

立體光刻 - 通常被稱為SLA 3D打印 - 是增材制造領(lǐng)域最流行和最廣泛的技術(shù)之一。它的工作原理是使用高功率激光硬化儲液槽中含有的液體樹脂，以創(chuàng)建所需的3D形狀。簡而言之，該過程使用低功率激光和光聚合以逐層方式將感光液體轉(zhuǎn)化為3D固體塑料。

SLA是3D打印中采用的三種主要技術(shù)之一，以及熔融沉積建模（FDM）和選擇性激光燒結(jié)（SLS）。它屬于樹脂3D打印類別。通常與SLA分組的類似技術(shù)稱為數(shù)字光處理（DLP）。它代表了SLA過程的一種演變，使用投影儀屏幕而不是激光。

盡管不如FDM技術(shù)那么受歡迎，但SLA實際上是最古老的增材制造技術(shù)。

該技術(shù)和術(shù)語由3D打印公司3D Systems的創(chuàng)始人Chuck Hull于1986年創(chuàng)建。據(jù)他介紹，SLA是一種通過連續(xù)"打印"層來創(chuàng)建3D對象的方法，他指的是光敏材料。

1992年，3D Systems創(chuàng)建了世界上第一臺SLA設(shè)備，這使得在通常所需時間的一小部分內(nèi)逐層制造復雜零件成為可能。SLA是20世紀80年代首次進入快速原型設(shè)計領(lǐng)域，并繼續(xù)將自己推進到廣泛使用的技術(shù)中

每臺標準SLA 3D打印機通常由四個主要部分組成：

• 裝滿液體光敏聚合物的罐：液體樹脂通常是透明的液體塑料。

• 浸入罐中的穿孔平臺：平臺降低到罐中，可以根據(jù)印刷過程上下移動。

• 高功率紫外激光器

• 計算機界面，可管理平臺和激光運動

軟件

與許多增材制造工藝一樣，第一步是通過CAD軟件設(shè)計3D模型。生成的CAD文件是所需對象的數(shù)字化表示。

如果它們不是自動生成的，則必須將 CAD 文件轉(zhuǎn)換為 STL 文件。標準曲面細分語言（STL）或"標準三角形語言"是Abert Consulting Group于1987年專門為3D Systems創(chuàng)建的立體光刻軟件的原生文件格式。STL 文件描述 3D 對象的表面幾何圖形，忽略了其他常見的 CAD 模型屬性，如顏色和紋理。

打印機前的步驟是將 STL 文件饋送到 3D 切片器軟件（如 Cura）中。這些平臺負責生成G代碼，這是3D打印機的母語。

SLA 3D 打印

當該過程開始時，激光將打印的第一層"繪制"到光敏樹脂中。無論激光擊中哪里，液體都會凝固。激光通過計算機控制的鏡子定向到適當?shù)淖鴺恕?/span>

在這一點上，值得一提的是，大多數(shù)桌面SLA打印機都是倒置工作的。也就是說，激光指向構(gòu)建平臺，該平臺從低處開始并逐漸升高。

在第一層之后，平臺根據(jù)層厚度（通常約為0.1mm）升高，并且允許額外的樹脂在已經(jīng)打印的部分下方流動。然后激光固化下一個橫截面，并重復該過程，直到整個零件完成。未被激光接觸的樹脂保留在大桶中，可以重復使用。

后處理

完成材料聚合后，平臺從罐中升起，多余的樹脂被排出。在該過程結(jié)束時，將模型從平臺上取出，洗滌多余的樹脂，然后放入UV烘箱中進行最終固化。印刷后固化使物體達到盡可能高的強度并變得更加穩(wěn)定。

替代工藝：數(shù)字光處理

正如我們之前提到的，SLA的一個后代是數(shù)字光處理（DLP）。與SLA不同，DLP使用數(shù)字投影儀屏幕在整個平臺上閃爍每層的單個圖像。由于投影儀是數(shù)字屏幕，因此每一層都將由方形像素組成。因此，DLP打印機的分辨率對應于像素大小，而對于SLA，它是激光光斑大小。

優(yōu)點

• SLA是市場上最精確的3D打印技術(shù)之一。

• 原型可以以極高的質(zhì)量創(chuàng)建，具有精細的細節(jié)特征（薄壁，尖角等）和復雜的幾何形狀。層厚度可低至 25 μm，最小特征尺寸介于 50 和 250 μm 之間。

• SLA 提供任何快速原型或增材制造技術(shù)中最嚴格的尺寸公差：第一英寸為 +/- 0.005" （0.127 mm），每增加一英寸可額外增加 0.002"。

• 打印表面光滑。

• 構(gòu)建體積可高達 50 x 50 x 60 cm3，而不會犧牲精度。

缺點

• 打印往往需要很長時間。

• 陡峭的斜坡和懸垂在建筑過程中需要支撐結(jié)構(gòu)。這些部件在打印或固化階段可能會塌陷。

• 樹脂相對易碎，因此不適合功能原型或機械測試。

• SLA提供有限的材料和顏色選擇，通常提供黑色，白色，灰色和透明材料。樹脂通常是專有的，因此不能在不同品牌的打印機之間輕松更換。

• SLA 打印成本相對較高（例如機器、材料、實驗室環(huán)境）。

在FDM中，長絲通過熱擠出機進料并逐層沉積。使用的材料通常是熱塑性塑料，但它們可以與其他元素混合，包括木材，金屬和碳纖維。與SLA相比，這是一個優(yōu)勢，SLA只有有限的材料選擇。

在FDM分辨率中是指電機的精度，而在SLA中則取決于激光束的緊密度。這就是為什么SLA能夠生成具有更高細節(jié)和準確性的對象的原因。

使用FDM 3D打印機打印的物體通過移除支撐（如果存在）和平滑表面進行后處理。在SLA中，印刷品浸沒在異丙醇中以除去多余的樹脂，然后再受到被動紫外線的光以進一步增強。然而，最終結(jié)果通常不如FDM的產(chǎn)物那么強大。

FDM的材料成本決定性地降低，因為打印機更實惠，塑料卷軸比樹脂便宜。

簡而言之，如果高精度和平滑的表面處理是優(yōu)先事項，SLA將是您最好的選擇。如果成本和（在較小程度上）耐用性起作用，請使用FDM打印機。有關(guān)更深入的比較，請查看我們的文章 。

選擇性激光燒結(jié)（SLS）涉及一種完全不同的方法，盡管它也涉及激光的使用

雖然它也使用激光，但它更強大。這是因為，光束不是固化物質(zhì)，而是將粉末加熱到將顆粒融合在一起的程度。通常與SLS組合的是直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）和選擇性激光熔化（SLM），它們專門適用于金屬。普通SLS適用于尼龍等聚合物。

與其他技術(shù)制成的物體相比，SLS打印件特別堅固耐用。此外，由于在 SLS 中不需要支撐，因此打印件可以是復雜的幾何形狀。SLS的細節(jié)可能相當高，它通常無法與SLA的精度相提并論。

由于其高功率激光器，SLS機器采用了更先進的技術(shù)，包括針對有害紫外線輻射的特殊屏蔽。這導致打印機更昂貴，幾乎沒有可用的桌面或臺式選項。

此外，SLS粉末比液體光敏聚合物更昂貴。

簡而言之，如果高機械強度和復雜形狀是您的首要任務，并且成本無關(guān)緊要，請使用SLS打印機。否則，SLA 可能是您最好的選擇。有關(guān)更深入的比較，請查看我們的文章SLA 與 SLS：差異 – 簡單解釋。

盡管立體光刻是開發(fā)用于快速原型制作的第一個工藝，也是主要3D打印方法中最古老的工藝，但它仍然是創(chuàng)建具有高精度和耐用性的原型的有吸引力的解決方案。許多行業(yè)和業(yè)余愛好者使用這一過程來構(gòu)建原型和最終產(chǎn)品，并且該技術(shù)繼續(xù)變得更加實惠和容易獲得。