SLA光固化成型技术是3D打印技术中最稳定

【行业动态】SLA光固化成型技术是3D打印技术中元宵节祝福短语 最稳定

光固化技术可以追溯到1977年，美国的Swainson提出使用射线来引发材料相变，制造三维

物体。由于资金问题，该项目于1980年终止。同样的研究于1984年在巴特尔实验室（Battelle

Laboratories）展开，该研究项目被称为光化学加工（Photochemical Machining）。尽管

当时政府为这项技术提供了完善的实验室硬件支撑，但是没能够实现商业化。

1983年，Charles Hull发明了光固化成型技术，并在1986年获得申请专利。同年，Charles

Hull在加利福尼亚州成立了3D Systems公司，致力于将光固化技术商业化。1988年，3D

Systems推出第一台商业设备SLA-250，光固化快速成型技术在世界范围内得到了迅速而广

泛的应用。SLA-250的面世成为了3D打印技术发展史上的一个里程碑事件，其设计思想和

风格几乎影响了后续所有的3D打印设备。

光固化工作原理

光固化成型（Stereo Lithography Appearance，SLA或SL）主要是使用光敏树脂作为原材

料, 利用液态光敏树脂在紫外激光束照射下会快速固化的特性。光敏树脂一般为液态，它在

一定波长的紫外光（250 nm～400 nm）照射下立刻引起聚合反应，完成固化。SLA通过特定

波长与强度的紫外光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线、由线到面的顺序凝固，从而完

成一个层截面的绘制工作。这样层层叠加，完成一个三维实体的打印工作。

具体打印流程：

1. 在树脂槽中盛满液态光敏树脂，可升降工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后

的激光束在计算机控制下沿液面进行扫描，被扫描的区域树脂固化，从而得到该截面的一层

树脂薄片；

2. 升降工作台下降一个层厚距离，液大鹅养殖 体树脂再次暴露在光线下，再次扫描固化，如此重复，

直到整个产品成型；

3. 升降台升出液体树脂表面，取出工件，进行相关后处理，通过强光、电镀、喷漆或着色

等处理得到需要的最终产品。

需要注意的是，因为一些光敏树脂材料的黏度较大，流动性较差，使得在每层照射固化之后，

液面都很难在短时间内迅速流平。因此大部分SLA设备都配有刮刀部件，在每次打印台下降

后都通过刮刀进行刮切操作，便可以将树脂均匀地涂覆在下一叠层上。

SLA立体光固化成型工艺原理图

自上而下还是自下而上？

在早期的SLA技术中，光源都是位于树脂槽上方（Top），每固化一层，打印平台会向下移

动(down)，所以称为Top down结构，也称为自由液面式结构。在这种结构中，固化发生在

光敏树脂和空气的界面上，所以如果使用丙烯酸类树脂，就可能有强烈的氧阻聚效应，导致

打印失败。同时，由于固化发生在光敏树脂的液面，所以打印高度与树脂槽深度有关：如果

需要打印一个1米高的打印件，就需要1米深的树脂。每次打印时，所需要的树脂远多于最

终固化的树脂。这样可能造成浪费，也给更换不同种类的树脂带来了不便。自由液面摩羯男和巨蟹女 式结构

的SLA打印机一般都需要加装液面控制系统，成本较高。这样就是为什么我们一般只在工业

级SLA上看到自由液面式结构。

工业级SLA打印机的自由液面式结构

约束液面式（Bottom up）结构是基于自由液面式（Top down）结构的改进。在这种结构中，

光源从树脂槽下方往上照射，固化由底部开始。每层加工完之后，工作台向上移动一层高度，

重力可以使光敏树脂流动，这样就不需要再使用刮刀涂覆了。所以每次打印时，所需要的树

脂只需要略多于最终固化的树脂，降低了成本，制作时间有较大缩短。这就是为什么桌面级

SLA打印机几乎都采用这种结构。

桌面级SLA打印机的约束液面式结构

SLA优缺点

SLA主要优点：

是最早出现的快速原型制造工艺，成熟度高。

由CAD数字模型直接制成原型，加工速度快，产品生产周期短，无需切削工具与模具。

成型精度高（在0.1mm左右关于暗恋的歌曲 ）、表面质量好。

SLA主要缺点：

SLA系统造价高昂，使用和维护成本相对过高。

工作环境要求苛刻。耗材为液态树脂，具有气味和毒性，需密闭，同时为防止提前发生聚合

反应，需要避光保护。

成型件多为树脂类，使得打印元旦节的来历简介 成品的强度和耐热性有限，不利于长时间保存。

后处理相对繁琐。打印出的工件需用工业酒精和丙酮进行清洗，并进行二次固化。

SLA应用

目前，用于SLA技术比较成熟的材料主要有以下四个系列：

① Ciba（瑞士）公司生产的CibatoolSL系列。

② Dupont（美国）公司生产的SOMOS系列。

③ Zeneca（英国）公司生产的Stereocol系列。

④ RPC（瑞士）公司生产的RPCure系列。

日本Unirapid公司打印的光敏树脂物品（t指厚度）

自从1988年美国3D Systems 公司推出第一台商品化设备SLA250以来，光固化快速成型技

术在世界范围内得到了迅速而广泛的应用，在概念设计的交流、单件小批量精密铸造、产品

模型、快速工模具及直接面向产品的模具等诸多方面广泛应用于汽车、航空、电子、消费品、

娱乐以及医疗等行业。

通过快速熔模制造、翻砂铸造等辅助技术，SLA可以用于复杂零件（如叶轮）的小批量生产，

并进行发动机等部件的试制和试验。利用传统工艺制造母模，成本较高且制作时间长，采用

SLA技术可以直接制作熔模铸造的母模，时间和成本显著降低。

利用SLA技术制成的叶轮模型

在汽车行业，为了满足不同客户的需求，需要不断地改型。因此在开发过程中需要做成实物

以验证其外观形象、人体安全性测试，以验证设计人员的想法，在最终推向市场前完成设计

方案。

一体成型的汽车仪表盘模型

在铸造生产中，对于一些形状复杂的铸件，模具的制造是一个巨大的难题。3D打印技术为

铸模生产提供了速度更快、效率更高的解决方案。

随着科技的不断进步发展，3D打印技术也将会越来越成熟，不管是SLA还是SLM，不管是光

敏树脂还是金属材料，3D打印将会开始向全行业领域迈进。