3D打印，俗称增材制造技术，是一种通过逐层打印制作三维物体的实践。3D打印技术是一门跨学科的技术，包括机械、计算机技术、数控、材料技术。通常，3D打印的过程包含三个步骤：首先，通过计算机建模软件设计3D模型;其次，将3D模型切成薄片;最后，逐层打印模型[。因此，理论上，任何复杂的三维模型都可以通过 3D 打印技术制造 。3D打印的应用范围不仅涵盖传统制造业，还扩展到电子、医疗等行业。3D 打印机几乎可以打印任何物品，从珠宝、玩具、小工具、牙齿等小物件到发动机、汽车、房屋等大件物品 。

　　自1980年代3D打印技术的概念提出以来，3D打印技术得到迅速发展，出现了许多技术。在这些3D打印技术中，光固化3D打印是最早出现的3D打印技术。它基于光聚合技术，以光敏液态树脂为材料。树脂只能在光照射下固化。在没有照射的情况下，树脂保持液态。因此，打印后，模型可以轻松快速地与树脂分离。由于光固化技术精度高、聚合速度快，可以快速打印模型。

　　根据图案形成原理和控制系统，光固化3D打印有不同的技术，如立体光刻外观(SLA)、数字光处理(DLP)、液晶显示(LCD)、多喷射打印(MJP)、连续液体界面生产(CLIP)、双光子3D打印(TPP)、全息3D打印技术等打印技术。光固化3D打印技术打印速度快，精度高，打印物体表面光滑。然而，由于光固化材料脆、易变形、耐候性差、生物相容性低等性能限制，目前光固化3D打印技术和材料多用于临时替代材料领域，如牙齿修复，牙齿正畸，牙科手术，模型，模具等。

　　在这里，派未想介绍相对成熟和商业化的光固化3D打印技术，主要包括SLA、DLP、LCD这目前三大主流技术。并将讲解这三大主流技术的光固化3D打印的特点、优缺点及应用。

　　SLA 光固化3D打印

　　SLA技术作为最早出现的3D打印技术，是最成熟的3D打印技术，在行业中应用广泛。这项技术于 1986 年由 3D 打印行业领导者 3D Systems, Inc. 的联合创始人 Charles Hull 获得专利。目前，大型工业光固化3D打印机主要基于SLA技术。

　　通常SLA机使用的灯管波长为355nm激光束，激光束在树脂槽上方，曝光方向从顶部，液态树脂在激光束扫描时固化。将平台降低到树脂中;因此，平台的表面是树脂表面以下的一层厚度。然后激光束追踪边界并填充模型的二维横截面，一层树脂固化后，平台下降一段距离，一层一层，一层一层地重复固化，直到产生一个实体的3D物体。每一层的图案形成由激光束的移动控制。理论上，激光束可以在很大的空间上移动。因此，SLA打印技术可以打印大尺寸模型。

　　SLA是最早的快速成型技术，成熟度高，印刷工艺稳定，机器供应商众多。迄今为止，SLA是唯一可以打印大尺寸模型的光固化3D打印技术。但由于固化速度取决于激光束的移动，因此 SLA 的打印速度较低。模型尺寸越大，打印速度越慢。此外，可用于阳离子光聚合的树脂是有限的。打印分辨率取决于激光束的大小，因此，与其他光固化技术相比，SLA 的分辨率较低。即便如此，SLA技术的精度也足以打印结构复杂、尺寸精细的物体。直到现在，SLA 仍然是一种重要的印刷技术，可用于许多领域，如牙科、玩具、模具、汽车、航空航天领域等。

　　DLP 光固化3D打印

　　DLP 使用投影仪(如用于办公室演示或家庭影院的投影仪)将物体横截面的图像投影到光敏液态树脂中。DLP 3D打印的关键技术是DLP技术，它决定了图像的形成和打印精度。DLP技术的出现已经20年了。DLP 技术的核心部分是光学半导体，或数字显微镜设备或 DLP 芯片，它由 Larry Hornback 博士于 1977 年发明，并于 1996 年由德州仪器商业化。DLP 芯片可能是迄今为止世界上最先进的光开关设备，包含 200 万个相互铰接的微型显微镜的规则阵列。每个显微镜大约是人类头发大小的五分之一。当 DLP 芯片与数字视频或图像信号、光源和投影镜头配合时，显微镜可以将完整的数字图像投影到屏幕或其他表面上。DLP 及其外围设备的先进电子设备被称为数字光处理技术(数据光学处理)。DLP芯片的显微镜切换次数可达每秒数千次，反映1024个像素的灰度阴影，将DLP芯片输入的视频或图像信号转换成丰富的灰度图像。所以，DLP 3D 打印具有高打印分辨率，可打印最小尺寸为 50 μm。由于半导体封装材料不耐受紫外线，因此波长为405nm的LED灯是DLP 3D打印机的光源。DLP 3D打印是平面曝光，但曝光面积有限。目前可印刷尺寸为100*60mm至190*120mm。DLP 3D打印的优势在于可以打印体积小、精度高的物体。

　　高精度是 DLP 3D打印的最大优势。然而，为了保证高精度，投影的尺寸是有限的。因此，DLP 3D打印只能打印小尺寸物体。另一方面，DLP技术由德州仪器公司主导，价格高，因此，DLP 3D打印机非常昂贵。由于DLP 3D打印技术具有精度高的特点，同时只能打印小尺寸的模型，因此主要应用于珠宝铸造和牙科领域。

　　LCD 光固化3D打印

　　纵观所有光固化3D打印技术，从激光扫描SLA，到数字投影DLP，再到最新的LCD打印技术，主要区别在于光源和成像系统，而控制和步进系统几乎没有区别。DLP和LCD 3D打印技术最大的区别在于成像系统。对于 LCD 3D 打印技术，液晶显示器用作成像系统。当对液晶施加电场时，它会改变其分子排列并阻止光通过。由于采用了先进的液晶显示技术，液晶显示的分辨率非常高。然而，在电场切换过程中，少量液晶分子不能重新排列，导致漏光微弱。

　　LCD机很便宜，而且分辨率很好。但是液晶屏使用寿命短，需要定期更换，液晶3D打印的光强很弱，只有10%的光能从液晶屏穿透，90%的光被液晶屏吸收屏幕。而且，如上所述，局部漏光会导致底部光敏树脂过渡曝光，需要定期清洁液槽。现在液晶3D光固化机应用于牙科、珠宝、玩具等领域。

　　总结

　　作为一种无模型制造技术，具有高打印速度和高精度的光固化3D打印是一项非常重要的3D打印技术。然而，光敏树脂的有限性能和3D打印技术的瓶颈制约了光固化3D打印的应用。一旦解决了快速固化、大尺寸、高粘度树脂打印等技术难题，以及高性能材料、生物相容性材料和可降解材料的开发，光固化3D打印将具有广阔的前景。