傻傻分不清楚——3D打印、快速成型與快速制造技術解析當前，3D打印、3D打印機、三維打印、快速成型、快速制造、數字化制造這些名詞，如同一股旋風，仿佛一夜之間就在學術界、政界、傳媒界、金融界、制造界掀起了巨瀾。然而至今還沒有一篇文章能夠全面、完整地對這些名詞進行解析，讓人們真正認識和了解“什么是3D打印”、“什么是快速制造”。

　　解析一：概念

　　快速成型（Rapid Prototyping，簡稱RP），誕生于20世紀80年代后期，是基于材料堆積法的一種新型技術，被認為是近20年來制造領域的一個重大成果。它集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層制造技術、數控技術、材料科學、激光技術于一身，可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而為零件原型制作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現手段。目前國內傳媒界習慣把快速成型技術叫做“3D打印”或者“三維打印”，顯得比較生動形象，但是實際上，“3D打印”或者“三維打印”只是快速成型的一個分支，只能代表部分快速成型工藝。

　　快速制造（Rapid Manufacturing，簡稱RM），有狹義和廣義之分，狹義上是基于激光粉末燒結快速成型技術的全新制造理念，實際上屬于RP快速成型技術的其中一個分支，它是指從電子數據直接自動地進行快速的、柔性并具有較低成本的制造方式。快速制造它與一般的快速成型技術相比，在于可以直接生產最終產品，能夠適應從單件產品制造到批量的個性化產品制造;而廣義上，RM快速制造可以包括“快速模具”技術和CNC數控加工技術在內，因此可以與RP快速成型技術分庭抗禮，各擅勝場。

　　國際上喜歡用“Additive Manufacturing”（簡稱AM）來囊括RP和RM技術，國內翻譯為增量制造、增材制造或添加制造。2009年美國ASTM成立了F42委員會，將AM定義為： “Process of joining mat-erials to make objects from 3d model data， usua-lly layer upon layer， as opposed to subtractive manufacturing methodologies.” 即：一種與傳統的材料去處加工方法截然相反的，通過增加材料、基于三維CAD模型數據，通常采用逐層制造方式，直接制造與相應數學模型完全一致的三維物理實體模型的制造方法。

　　解析二：幾種主流快速成型工藝的成型原理及優缺點

　　1. 激光光固化（SLA——Stereolithography）

　　該技術以光敏樹脂為原料，將計算機控制下的紫外激光按預定零件各分層截面的輪廓為軌跡對液態樹脂連點掃描，便被掃描區的樹脂薄層產生光聚合反應，從而形成零件的一個薄層截面。當層固化完畢，移動工作臺，在原先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態樹脂以便進行下一層掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上，如此重復直到整個零件原型制造完畢。美國3DSYSTEMS 公司是最早推出這種工藝的公司。該項技術特點是精度和光潔度高，但是材料比較脆，運行成本太高，后處理復雜，對操作人員要求較高。適合驗證裝配設計過程中用。

　　2. 三維打印成型（3DP——3Dimension Printer）

　　其最大特點是小型化和易操作，多用于商業、辦公、科研和個人工作室等環境。而根據打印方式的不同，3DP三維打印技術又可以分為熱爆式三維打印（代表：美國3D Systems公司的 Zprinter系列——原屬ZCorporation公司，已被3D Systems公司收購）、壓電式三維打印（代表：美國3D Systems公司的ProJet系列和前不久被Stratasys公司收購的以色列Objet公司的三維打印設備）、DLP投影式三維打印（代表：德國 Envisiontec公司的Ultra、Perfactory系列）等。

　　熱爆式三維打印工藝的原理是將粉末由儲存桶送出一定分量，再以滾筒將送出之粉末在加工平臺上鋪上一層很薄的原料，打印頭依照3D 電腦模型切片后獲得的二維層片信息噴出站著劑，粘住粉末。做完一層，加工平臺自動下降一點，儲存桶上升一點，刮刀由升高了的儲存桶把粉末推至工作平臺并把粉末推平，如此循環便可得到所要的形狀。該項技術的特點是速度快（是其他工藝的6倍），成本低（是其它工藝的1/6）。缺點是精度和表面光潔度較低。 Zprinter系列是全球唯一能夠打印全彩色零件的三維打印設備。

　　壓電式三維打印，類似于傳統的二維噴墨打印，可以打印超高精細度的樣件，適用于小型精細零件的快速成型。相對SLA，設備維護更加簡單;表面質量好，Z軸精度高。

　　DLP投影式三維打印工藝的成型原理是利用直接照燈成型技術（DLPR）把感光樹脂成型，CAD的數據由計算機軟件進行分層及建立支撐，再輸出黑白色的Bitmap檔。每一層的Bitmap檔會由DLPR投影機投射到工作臺上的感光樹脂，使其固化成型。DLP投影式三維打印的優點： 利用機器出廠時配備的軟件，可以自動生成支撐結構并打印出完美的三維部件。相比于快速成型領域其他的設備，獨有的voxelisation專利技術保證了成型產品的精度與表面光潔度。

　　3. 熔融沉積造型（FDM——Fused Deposition Modeling）

　　FDM工藝，也叫擠出成型，關鍵是保持半流動成型材料剛好在熔點之上（通常控制在比熔點高1 0C左右）。 FDM噴頭受CAD分層數據控制使半流動狀態的熔絲材料（絲材直徑般在1.5mm 以上）從嘖頭中擠壓出來，凝固形成輪廓形狀的薄層，一層疊一層最后形成整個零件模型。美國3DSYSTEMS 公司的BFB系列和Rapman系列產品全部采用了FDM技術，其工藝特點是直接采用工程材料ABS 、PC等材料進行制作，適合設計的不同階段。缺點是表面光潔度較差。