3D打印技术根据其成型原理和使用的材料，可以分为多种类型。不同工艺在精度、强度、成本以及应用场景上各有侧重。本WIKI主要介绍以下几类主流的、具有代表性的3D打印技术。

材料挤出工艺

材料挤出工艺指将材料通过喷嘴加热至熔融或半流动状态，运动机构按预设路径，控制材料挤出轮廓，逐层堆积并凝固，最终形成三维结构的增材制造方法。该工艺以材料的连续挤出为核心，适用于多种材料，包括热塑性塑料、金属和陶瓷浆料、混凝土材料等。总体来看，该工艺设备结构相对简单、成本较低、易于实现，是目前应用最为广泛的3D打印技术路线之一。

熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling, FDM）

FDM（已被Stratasys注册商标），全称熔融沉积成型，常被通俗地称为熔丝堆积，别名"FFF"、"FFM“、“PJP”。它的工作原理是：首先，丝状的热塑性材料（如PLA、ABS）通过送丝机构被送入高温喷嘴后，加热至熔融状态；随后，系统精确控制喷嘴在X-Y平面内移动，同时将熔融的材料挤出并选择性地沉积在构建平台或前一层已固化的材料之上；挤出的熔料会迅速冷却并与前一层材料粘合。当一层打印完成后，喷嘴或构建平台会沿 Z轴方向移动一个层厚的高度，接着开始打印下一层。如此逐层堆积、粘合，直至最终形成三维实体。

FDM 3D打印技术的特点

优势：

①最常见、最普及的消费级和桌面级技术。无需贵重元器件，工艺简单、干净、不产生垃圾。

②设备与材料成本相对较低，操作简单。原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。

③操作环境干净、安全，可以在办公环境下进行，避免了毒气和化学污染的处理，通常需要较少的后处理。

④材料利用率很高，可被运用于生活创作、工艺装饰、工程制造等多种场合。

⑤可选用材料种类丰富，包括柔性耗材、弹性塑料、尼龙、耐候性材料等。

局限性：

①表面质量差：不可避免的层纹明显，需要打磨处理；低于45°的悬垂结构必须加支撑，会破坏表面。

②精度有限：XY轴精度受限于喷嘴直径（通常0.4mm），Z轴精度受层厚限制，难以表现精细特征。

③打印速度慢：依赖线性堆积，实心填充或高层数模型耗时极长，且无法通过增加喷头数量线性提升速度。

④各向异性强：层间结合力弱于XY平面，Z轴强度通常低30-50%，不适合多向受力的关键结构件。

⑤材料选择受限：主流仅限于热塑性塑料，难以实现透明、柔性、高耐温等特种性能的一体化打印。

FDM打印流程

1、材料准备：FDM工艺使用的原材料为热塑性塑料线材，通常绕制成盘状，直径为1.75mm或2.85mm。常见材料包括PLA、PETG、ABS等。材料在打印前需保持干燥，潮湿的线材会导致打印过程中产生气泡、拉丝、层间粘合不良等问题。建议配合干燥箱存放或使用前进行烘干处理。

2、加热熔融：线材由送丝机构推入打印头（喷头组件），进入喷嘴前端的加热仓区域。加热仓将喷嘴温度提升至材料熔点以上（通常为180–400℃，取决于材料类型），使固态线材熔化为粘流态。

3、挤出成型：熔融的材料在喷嘴的持续推力的作用，从喷嘴末端小孔（常见直径为0.2–0.6mm）中被连续挤出。挤出的塑料在基板或已成型的层上逐层堆积，通过冷却固化形成三维物体。

4、层间粘结：挤出的熔融材料沉积后，在环境温度中迅速冷却并部分凝固。此时，新挤出的材料会与下方已固化的材料层发生热熔粘结——新层的热量使下层表面微熔，两层材料融合为一体。

5、后处理：打印完成后，取出的工件通常需要进行一定程度的后处理，以达到最终使用要求。常见的后处理方式包括去支撑、打磨、粘接、退火处理等。

熔融颗粒制造（Fused Granular Fabrication, FGF）

FGF是一种基于热塑性塑料熔融沉积的增材制造工艺，与FDM技术不同的是，FGF直接使用颗粒状的热塑性材料，而不是线材。颗粒料通过料筒进入加热仓熔化，并使用螺杆推动，最终通过喷嘴挤出。FGF工艺可直接使用注塑级颗粒，无需预制成线材，因此，大大减少了加工时间，材料成本低，且使用颗粒料可以提升挤出流量，适用于打印大尺寸的塑料制品。

FGF 3D打印技术的特点

优势：

①材料成本显著降低：直接使用注塑级颗粒，避免线材加工成本。

②材料选择灵活：可使用玻纤/碳纤增强、阻燃、抗静电等改性颗粒，甚至回收料。

③大尺寸打印能力：常用于工业3D打印机。

④挤出效率高：螺杆挤出流量大，适合快速打印大型部件。

局限性：

①精度与表面质量较低：喷嘴直径通常较大，导致表面粗糙度较高。

②材料与工艺限制：对颗粒流动性有要求，过细或易团聚的颗粒可能导致送料不稳定或堵塞；换料困难且浪费大。

③设备门槛高：设备通常体积大、价格高、需工业用电及压缩空气；螺杆、喷嘴、冷却系统等需定期清理，维护复杂度高。

FGF工艺流程

1、材料准备：大多数颗粒料需要提前在干燥箱中烘干，去除水分，并确保颗粒尺寸均匀、无粉尘或结块后，直接装入料筒或通过管道传送至料筒中。

2、加热熔融：装入料筒中的颗粒料通过螺杆被输送至机筒中，机筒内设有一个或多个加热区，使颗粒料逐渐被熔融成均匀的熔体，同时螺杆旋转搅拌，使材料充分混合均匀，确保熔融效果。

3、挤出成型：颗粒材料经料斗进入料筒后，由旋转螺杆向前输送，并在分段加热的料筒中逐渐熔融、压缩、均化，最终在螺杆压力作用下从喷嘴连续挤出。

4、层间黏结：新挤出的高温熔体与已固化的前一层表面接触时，热量使接触区域局部重熔，使新挤出层与前一层通过热熔黏结在一起，形成整体结构。

5、后处理：FGF打印件因喷嘴直径较大、层厚较厚，通常表面粗糙且层纹明显，因此后处理往往是获得可用零件的必要步骤，最常见的操作有清理、打磨、热处理、上色等。

立体光固化成型工艺

立体光固化成型，也常被称为立体光刻成型。以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光使其凝固成型。能够简捷、全自动地制造出表面质量和尺寸精度较高、几何形状较复杂的原型。

立体光固化成型技术的工艺过程

1、模型数据优化

光固化打印对模型数据有更高要求。除基础几何完整性外，需重点关注模型朝向和支撑结构设计。合理的模型摆放角度能减少支撑使用量并改善表面质量；支撑结构需保证悬空部位在打印过程中保持稳定，同时便于后续去除。

2、切片参数配置

使用光固化专用切片软件进行处理，如 Chitubox、Lychee。核心参数包括：

每层曝光时间，直接影响固化深度和细节再现性；
抬升速度与距离，决定层间分离效果；
抗锯齿等级，改善曲面打印质量。

软件最终输出包含逐层图像序列和运动指令的特定格式文件。

3、启动设备

制作开始前的设备准备步骤：

检查树脂余量：确保树脂槽中的光敏树脂足够完成本次打印；
搅拌树脂：长期静置的树脂需充分搅拌/摇匀约1–2分钟，确保成分均匀；
检查离型膜：观察离型膜是否有划痕、凹陷或破损；
安装树脂槽与构建平台：确保两者牢固固定，平台需调平；
载入切片文件：将切片软件生成的打印文件导入打印机。

4、打印执行过程

构建平台浸入树脂槽中至预设高度（Bottom-up式）或上升到接近树脂液面（Top-down式）。激光束（或DLP投影、LCD掩膜光源）根据第一层（或底层）的形状数据，在液态树脂表面精确扫描/投影，使该区域的树脂发生光聚合反应，固化为固体薄层，并牢固地黏附在构建平台上。

分层固化与平台移动：

（1）Bottom-up式（主流）

①一层固化完成后，构建平台向上抬升一小段距离（Z轴移动），使刚固化的层与树脂槽底部柔性离型膜分离；

②平台短暂停留（让树脂流回）；

③平台向下移动到新的固化位置（比上一层高一个层厚）；

④激光束扫描下一层图案，新固化层与上一层牢固结合。

（2）Top-down式

①一层固化完成后，构建平台向下移动一个层厚的距离；

②刮刀/辊子移动，在固化层上方重新涂覆一层均匀厚度的新鲜树脂；

③激光束/光源从上方照射，固化新一层树脂；

④逐层重复：步骤①-③重复进行，直到整个零件完全成型。将零件“倒置”或“正置”悬挂在构建平台上（取决于设备类型）；

⑤环境控制：打印过程中，通常需要控制环境温度，并确保设备防护罩关闭；

⑥过程监控：操作人员或设备自身监控打印过程，检查树脂液位、设备状态等。

5、后处理

最后一层固化完成后，平台将自动上升（Bottom-up结构）或下降（Top-down结构）。操作者须佩戴防护手套及护目镜，将附着有支撑结构与未固化树脂的零件从设备中取出。首先让零件在构建平台上沥尽多余的液态树脂，再小心将其从平台上取下。

随后，将零件连同支撑结构一同浸入异丙醇（IPA）等清洗溶剂中进行清洗。建议在树脂未完全固化的状态下拆除支撑结构，之后对模型进行二次清洗。

最后，将模型置于紫外固化装置中进行后固化处理，使其达到设计的力学性能，并根据需要进行表面精修与涂装。

SLA 3D打印技术

SLA（Stereolithography Apparatus）是一种基于激光逐点扫描的光固化增材制造工艺。其核心是一束紫外（UV）激光，在计算机控制下按照模型每一层的横截面轮廓，精确扫描液态光敏树脂槽的表面。激光照射区域内的树脂迅速发生光聚合反应而固化。一层固化完成后，构建平台会下降（或上升，取决于设备设计）一个层厚的距离，让新的液态树脂覆盖已固化层，随后激光继续扫描下一层，如此逐层叠加，最终形成三维实体。打印完成后，需取出模型并清洗掉表面残留的未固化树脂，再通过紫外光进行后固化处理，以获得最终的力学性能。

SLA技术的特点

优势：

①极高精度和细节表现力，可以制作复杂精细的零件。

②出色的表面光洁度，表面完美无瑕，几乎看不到层纹。

③材料种类丰富，满足多种用途，通用性强。

局限性：

①激光逐点扫描，耗时较长，打印速度相对较慢。

②设备成本高。

DLP（数字光处理）3D打印技术

DLP（Digital Light Processing）是一种基于整层曝光的光固化增材制造工艺。与SLA的激光逐点扫描不同，DLP使用数字投影仪将每一层模型的完整横截面图像一次性投射到树脂表面。图像中亮起的区域对应树脂固化区域，暗区则保持液态。由于整层固化时间固定，不受层内复杂程度影响，因此在打印多层结构时整体速度通常快于SLA。其余工艺流程与SLA类似，包括分层曝光、平台移动、清洗及后固化。

DLP技术的特点

优势：

①整层同时固化，打印速度快，打印速度与模型在XY平面的复杂度无关，整体成型效率较高。

②良好的精度和细节表现。

③光源耐用。

局限性：分辨率受投影面积影响: 打印尺寸越大，单位面积的分辨率下降，细节表现随之减弱。

LCD（液晶显示器）3D打印技术

LCD（Liquid Crystal Display）是一种基于面曝光的光固化增材制造工艺，其工艺流程与DLP基本相似，区别在于光源与遮光方式。LCD技术采用一块液晶屏幕作为动态掩膜，下方配有紫外LED阵列提供均匀面光源。打印时，液晶屏幕根据当前层的切片数据选择性透光或遮光，控制紫外光仅在指定区域照射并固化树脂，未曝光区域保持液态。LCD同样采用整层曝光的方式，打印速度较快，且由于液晶屏幕可高密度排列像素，在细节还原和批量生产小型精密零件方面具有良好表现。

LCD技术的特点

优势：

①设备性价比高，降低了光固化打印的入门门槛。

②整层同时固化，打印速度快。

③具有优异的呈现细节的能力，能打印出精细的细节。

局限性：

①液晶面板本身对紫外光的透过率有限，可能导致部分树脂固化速度较慢或兼容性不足，需要选择专用配方的光敏树脂。

②后处理繁琐：必须经过清洗、去支撑、二次固化三步，流程复杂且产生化学废液。