比較SLA 與 DLP：應該選擇哪種樹脂 3D 打印工藝？

自1984年查爾斯-赫爾（Charles Hull）發(fā)明立體光刻技術（SLA）以來，如今的增材制造市場上已經(jīng)出現(xiàn)了多種技術，如FDM、SLS和MJF等。有些甚至是從SLA衍生出來的，如數(shù)字光處理（DLP）。正如你可能知道的那樣，這些工藝中的每一種都是針對不同的行業(yè)和應用的。

本期文章將重點關注SLA和DLP技術，我們將確定它們的特點，以便在這兩種工藝之間建立一個比較。雖然這兩種技術有許多共同點，但也有一些明顯的區(qū)別。這些技術是如何工作的？可以使用哪些材料？誰是主要的制造商？我們在下文進行了系統(tǒng)的介紹和對比。

SLA和DLP技術

雖然SLA和DLP打印工藝有一些不同之處，但兩者之間也有一些相似之處。它們都將液體光聚合物暴露在光源下。由于它們都有一個樹脂槽，它們都是為了打印具有精確細節(jié)的小模型。這些方法與柔性或硬性材料兼容，而且還可以打印復合材料，例如填充玻璃或陶瓷。需要注意的是，打印出來的零件相對脆弱，如果暴露在陽光下，容易變質，而且可能會出現(xiàn)翹曲的情況。

△SLA和DLP都使用液體樹脂。

立體光刻技術（SLA）是1984年開發(fā)的第一個3D打印技術，現(xiàn)在被認為是市場上最精確的3D打印工藝之一。與DLP技術不同，SLA使用的光源是激光。激光束掃過在水平軸上移動的樹脂罐，使材料逐層固化。現(xiàn)在有兩種機器：一種是激光從上到下作用的機器，每一層都有一塊板子，它會隨著新的一層而下降；另一種是激光從下到上作用的機器，有一個平臺，隨著你的動作而上升。SLA實現(xiàn)了光滑的表面和0.05至0.01毫米的層厚，從而允許打印具有極薄層的物體。

數(shù)字光處理方法（DLP）來自圖像投影技術（可追溯到20世紀80年代），使用投影儀作為光源。通過這種方式，單一的投射光線一次性影響整個樹脂托盤。這個過程的核心是一個數(shù)字微鏡裝置（DMD），位于投影儀和樹脂之間。它是由幾個微觀鏡面單獨控制和激活的：如果它們處于激活狀態(tài)，它們就會將光反射到樹脂上并進行光固化。因此，它們產(chǎn)生一種掩模，根據(jù)所需的模型使樹脂硬化。一些3D打印機現(xiàn)在已經(jīng)用一個LCD屏幕取代了DMD，大大降低了機器的價格。不過，我們今天將不關注這些解決方案。

△SLA和DLP打印工藝圖。圖片來源：3D Hubs / bitfab

DLP工藝被認為比立體光刻技術更快，因為它不是逐點工作的。此外，由于其投影儀，DLP打印機更大。大多數(shù)情況下，DLP機器上的樹脂槽比SLA工藝使用的樹脂槽要淺一些。

最后，SLA和DLP技術的最后一個區(qū)別是在維護方面。DLP打印機幾乎不需要維護，而且通常更容易維修，SLA機器中激光器的存在與此有很大關系。

打印質量

打印質量往往是在兩種技術之間進行選擇的決定性因素。特別是如果3D打印要用于生產(chǎn)成品零件，意味著細節(jié)、結構和表面的水平起著非常重要的作用。原則上，可以說這兩種技術使設計具有最精細水平的精確、高分辨率的模型成為可能。然而，對打印質量起決定性作用的不僅是工藝本身，而且還有材料的選擇。后者往往取決于制造商，大多數(shù)機器在兼容性方面是封閉的。

用SLA工藝打印時，樹脂在打印床上逐點聚合。零件越長，所需的打印時間就越長，因為激光必須穿過整個床面。因此，SLA更適合于打印長度在幾毫米到1.50米之間的物體。然而，不會因為長度而損失質量，而且可以實現(xiàn)高達25微米的Z分辨率：它們都與模型尺寸無關。

△照片來源：Formlabs公司

DLP技術允許層的厚度達到5微米。然而，需要注意的是，由于像素的投射，DLP 3D打印機會在最終產(chǎn)品上產(chǎn)生 "階梯狀 "現(xiàn)象，這影響到打印部件的最終表面。當打印長的部件時，質量損失可能發(fā)生在側面。版材的中心確實收到了來自投影儀的最集中的能量；然后其光線在邊緣逐漸擴散。

技術特點

打印速度

在打印速度方面，DLP技術顯然處于領先地位。由于DLP一次性固化了整個樹脂層，所以打印過程要快得多。與SLA工藝不同，在SLA工藝中，樹脂是逐點聚合的，而在DLP工藝中，只有部件的高度會影響打印速度。

打印量

立體光刻技術不一定用于生產(chǎn)大型部件，因為與其他工藝（如FDM）相比，材料成本高。此外，打印量受限于裝有液體樹脂的罐子的大小。

Formlabs 3L SLA打印機的構建體積為335 x 200 x 300毫米，3D Systems Pro X 950的構建體積為1500 x 750 x 550毫米。 對于DLP打印機，Envison TEC Xtrem 8K機器的構建體積為450 x 371 x 399毫米，Carima DM400A型的構建體積為400 x 330 x 500毫米。

△Form3L具有更大的構建體積（圖片來源：Formlabs）

后期處理

在所有樹脂3D打印過程中，零件的后處理是強制性的。這是由于在打印非常薄的模型時，需要支撐結構，并且必須在固化后拆除。這個步驟可能很耗時，可能是樹脂三維打印的主要缺點之一。后期處理的差異主要與使用的材料有關，在SLA和DLP過程中都是如此。除了用異丙醇（IPA）或三丙二醇單甲醚（TPM）清洗液體樹脂的部件外，還包括干燥、去除支撐結構、可能的后固化，以及必要時對部件進行打磨和噴漆。

原則上可以說，SLA和DLP過程中的后處理不僅耗時，而且需要用戶具備一定程度的專業(yè)知識，或者應該留給專家來做。3D打印中的后處理對用戶來說往往是一個挑戰(zhàn)，這就是為什么一些公司已經(jīng)專門優(yōu)化或自動處理這一步驟。

△移除打印介質是一個后處理步驟，可能需要時間。

應用案例

說到應用案例，SLA和DLP技術大多用于類似行業(yè)。特別是，珠寶和牙科領域經(jīng)常使用樹脂3D打印。例如，制造商Formlabs提供各種用于醫(yī)療專業(yè)人員的樹脂。許多公司用它們來制作各種類型的醫(yī)療設備，如手術指南。但是，由于可用的材料種類繁多，許多其他部門也使用樹脂3D打印。無論是用于原型設計、注塑模具，甚至是工程，都存在幾種合適的樹脂。

△不管是SLA還是DLP，其精確度都很高。

主要制造商

目前，有一些3D打印機制造商已經(jīng)轉向SLA技術。顯然，主要制造商之一仍然是3D Systems公司，該公司由Charles Hull創(chuàng)立。但隨著時間的推移，其他制造商也出現(xiàn)了。尤其是Formlabs公司，它已經(jīng)確立了自己作為SLA 3D打印機的領導者之一。而除了提供SLA機器外，這家美國公司還提供許多樹脂和材料，如用于牙科領域的Castable Wax40樹脂。憑借其XFAB打印機系列，制造商DWS也提供基于立體光刻技術的機器。

說到DLP 3D打印機，成立于2002年的EnvisionTEC公司被認為是該技術的先驅。而像B9 Creator和Asiga一樣，一些公司隨后抓住了DLP工藝來開發(fā)他們的打印機。我們還可以提到那些依靠DLP工藝提供更快的技術的制造商。具有數(shù)字光合成技術（DLS）的Carbon 3D公司，它可以控制氧氣的流動或Photocentric公司和日光聚合物打印（DPP）。最后，法國公司Prodways也為一種類似DLP的工藝申請了專利，即MOVINGLight技術。

△EnvisionTEC被認為是3D打印中DLP工藝的先驅（圖片來源：EnvisionTEC）

價格

在大多數(shù)情況下，DLP打印機的價格比SLA低。但與所有系列的3D打印機一樣，區(qū)分桌面打印機和工業(yè)打印機是很重要的。

對于入門級的SLA打印機，最容易使用的機器是Formlabs的Form 2。Form2的打印量為145 x 145 x 175厘米，擁有約145微米的點精度。該機器從2400美元起售，自2015年以來一直在市場上銷售。然而，請注意，這家美國制造商后來又開發(fā)了由Form 3和Form 3L組成的新系列。

平均而言，SLA 3D打印機的價格在3000美元至4000美元之間。然而，如果你正在尋找工業(yè)機械，價格就會急劇上升。例如，3DSystems公司的工業(yè)SLA解決方案的市場價格高達500,000美元。還要注意的是，激光從上到下工作的機器一般會更貴。

DLP 3D打印機要容易得多，吸引了許多增材制造愛好者。Anycubic公司銷售的幾臺DLP機器的價格接近200美元，其Photon Zero打印機就是如此。專業(yè)人士使用的機器，包括EnvisionTEC為牙科和珠寶業(yè)提供的機器，價格在15,000美元左右。但和以往一樣，根據(jù)制造商的不同，價格也有所不同。制造商Asiga也為專業(yè)人士提供DLP 3D打印機，但價格在1,000美元左右。

△SLA和DLP技術的比較（規(guī)格指的是桌面3D打印機）