五大技術各有所長 3D列印後勢看漲

3D列印製造技術起源於美國，早在1892年的美國專利中，就有一項是利用分層製造法組成立體地圖，隨著電腦、雷射、材料技術的發展，美國分別發明了光固化成型(SL)、疊層式製造(LOM)、選擇性雷射燒結(SLS)、溶解擠裂成型(FDM)、與立體噴印(3DP)等5種經典積層技術，其製程、精度各有不同，使用者可依本身應用，選擇最適合的技術。

光固化成型

光固化成型(Stereo lithography Appearance；SL or SLA)，原理是利用紫外雷射固化對紫外線非常敏感的液態樹脂材料(效能類似塑膠)予以成型，樹脂槽中盛滿液態光感樹脂，在電腦控制下，經過聚焦的紫外雷射光束按照零件各分層的截面資訊，對液態樹脂表面進行逐點逐線掃描，被掃描區域的樹脂產生光聚合反應瞬間固化，形成零件的薄層，當一層固化後，再移到下一層，液體樹脂自動再以固化的零件表面覆蓋一個工作層厚的液體樹脂，緊接著再進行下一層掃描固化，新的固化層與前面已固化層黏合為一體，如此反覆直到整個物件製作完畢。

光固化成型的優點是製件精度高、表面品質好，能製造特別精細的零件(如戒指模型、需完全密合的的上下手機蓋等)，原材料使用率接近100%，且不產生環境污染，缺點則是常需要增加輔助結構，加工完需去除，主要應用於航太、工業製造、生物醫學、大眾消費、藝術等領域的精密複雜結構零件的快速製造，精度可達±0.05mm，較機具加工略低，但接近傳統模具的製程品質。

疊層式製造

疊層式製造也稱為薄材疊層製造，此技術是利用雷射或刀具切割薄層紙、塑膠薄膜、金屬薄板或陶瓷薄片等片材，透過熱壓或其他形式層層黏接，重疊獲得3D實體零件，其製程事先由電腦控制雷射或刀具，按零件當層輪廓切割薄層材料，非零件區域則切割成許多小方塊，便於後續去除，接著再以熱壓或其他形式，將當層材料與下方已加工部分黏合在一起，在每層切割和黏合完成後，工作環境下降一定高度(通常為材料厚度，0.1？0.2mm)，傳送機構將未加工薄層材料送進工作環境上，重複切割、黏合、送材，直到製件完成為止，最後再將完成的製件卸下，去除非零件區域的材料，但此時表面較粗糙，需要透過打磨或噴漆等候處理工序。

疊層式製造僅切割內外輪廓，內部無須加工，成型速率高，使用小功率CO2雷射或低成本刀具，價格低且使用壽命長，造型材料一般用塗有熱溶膠及增加劑的紙張低，成本低，成型過程中不會收縮或翹曲變形，無須支撐等輔助製程，其缺點是材料種類少，紙張等材料的應用用途受限，製作效能不高。

由於此類製程的主要成型為紙質材料，僅有少數用塑膠薄膜、金屬和陶瓷片，多用於新產品外型驗證，或結合塗層等製程製作快速模具，這類紙質模具的效能接近木模，表面處理後可直接用於砂型鑄造，精度可達0.1mm，低於一般機加工和模具製程，接近精密鑄造水準。

選擇性雷射燒結

選擇性雷射燒結是利用高功率雷射光束的熱效應，使粉末材料軟化或融化，黏接成型一系列薄層，並逐層重疊獲得3D實體零件，其製作方式是先在工作環境上鋪一層粉末材料，高能雷射光束在電腦控制下，根據製件各層截面的CAD資料，有選擇的對粉末層進行掃描，被掃描區的粉末材料由於燒結或融化黏接在一起，而未被掃描的區域粉末仍呈鬆散狀，可重複利用，一層加工完成後，工作環境下降一個層厚高度，再進行下依從撲粉和掃描，新加工層與前一層黏結為一體重複上述過程直到整物件加工完成，最後將初始成型件從工作缸中取出，進行最後處理(如清粉和打磨)即可，如需進一步加強零件強度，可採取後燒結或浸滲樹脂等強化製程。

此一技術的特點是成型料廣泛，包含高分子、金屬、陶瓷、砂等多種粉末材料，材料使用率高，粉末可重複利用，成型過程中無須特別增加支撐等輔助結構，最大的缺點則是無法直接成型高性能金屬和陶瓷零件，大尺寸零件成型時，容易產生翹曲變形，精度較難控制，不過由於成型材料多樣性，使選擇性雷射燒結製程可成型不同特性、滿足不同用途的多型態零件，例如成型塑膠手機外殼，可用於結構驗證和功能測試，也可直接作為零件使用，製作複雜鑄造用熔模或砂型、其精度可達±0.2mm，較機具加工和模具低，與精密鑄造製程相當。

熔融擠製成型

熔融擠製成型又稱為熔絲成型製造，此一製程是利用電加法等熱源溶化絲狀材料，由三軸控制系統移動熔絲材料，逐層堆積成3D實體，材料(通常為低熔點塑膠如ABS)先製成絲狀，透過送絲機構送進噴頭，在噴頭內加熱溶化，噴頭在電腦控制下沿零件截面輪廓和填充軌跡，將溶化的材料擠出，材料擠出後迅速固化，並與周圍材料結合，透過層層堆積成型，最後完成零件製造，初始零件表面較為粗糙，需配合後續拋光等處理。

熔融擠製成型的特點是成型絲狀塑膠可將零件內壁作成網狀結構，也可作成實體結構，當零件內壁為網格結構時，可以節省大量材料，由於原材料為ABS之類的塑膠，密度相當小，同等材料可製作較大體積的模型，其零件強度高，可作為功能零件使用，無須雷射器等貴重零部件，系統成本低，最大不足是成型材料種類少，且精度略低。

此一製程技術由於成型的ABS等塑膠零件具有較高強度，在產品設計、測試與評估等方面有廣泛應用，有關汽車、工藝品、仿古、建築、醫學、動漫公仔、教學等領域也都適用，其精度約為0.2mm。

立體噴印

立體噴印是利用微滴噴射技術的積層製造方法，過程類似印表機，其製程是透過電腦控制的噴頭，按照目前分層截面的資訊，在事先鋪好的一層粉末上材料上，有選擇的噴射黏結劑，使部分粉末黏結，形成一層截面薄層，一層完型後，工作環境再下降一個層厚，進行下層鋪粉，繼而選區噴射黏結劑，成型薄層並與已成型零件黏為一體，不斷重複，直到製件完成，立體噴印的另一種製程，則是利用噴頭噴印成型材料，主要是光感樹脂，利用紫外燈照射使其固化，與光固化製程相比，此技術無須高能量紫外雷射，成本更低且效率更高。

立體噴印可成型彩色零件，在噴印黏結劑時，可成型多種型態材料，直接噴印光感樹脂可成型高性能塑膠零件，系統無須雷射器等高成本零部件，成型環境無真空等嚴格條件，系統成本低，缺點是噴印黏結劑時，製件的精密度不高，需要後燒結、液相滲透等後處理，噴印光感樹脂時成型料種類少，另外就是噴容易堵塞，需要定期維護，此一製程主要應用於製造業、醫學、建築等領域，用來做為產品設計圓形驗證與製程模型的快速製造，彩色模型相較於其他積層製造，產品更為豐富，另外也被大量應用於教學，其精度視噴頭噴印精度決定，一般約為0.2mm。