“筆間設計團隊多年從事于産品開發流程，為各類品牌開發了數百件産品，了解運用到的各種材料和工藝涵蓋日常所見的幾乎所有産品。本專題基于筆間多年經驗，梳理出常見材料的各項實用特性，以及常見的相關問題，以供參考。”

人們通常所說的3D打印技術，其實是指增材制造（Additive Manufacturing，AM）技術，是快速成型（Rapid Prototyping，RP）技術的一種。AM技術是一種采用材料逐漸累加的方法，通過3D打印設備，根據數字模型文件來制造實體的技術。與傳統的材料去除、切削的減材加工方法正相反，是一種“自下而上”的制造方法。

在正常尺寸和精度範圍内，3D打印技術可以制造出任何三維世界中存在的實體造型，完成許多傳統加工方法無法制造的造型結構。

在産品研發的過程中，3D打印技術常被用做外觀、結構手闆的打樣驗證，相比于傳統打樣工藝，具有打樣周期短、打樣成本低的特點，能夠極大地節約産品研發的時間成本和資金成本。

根據具體實現方法和使用材料的不同，AM技術最常用的是SLA、FDM、SLS、SLM，此外還有LOM、CLIP、DLP、3DP、EBM、EBF、UV等十數種不同工藝。

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SLA

【學名】光固化成型技術／立體平闆印刷／立體光固化

【英文名】Stereo Lithography Appearance，SLA

【簡述】SLA是最常用，最經濟的3D打印技術，該技術以光敏樹脂為原料，通過計算機按零件的各分層截面信息在液态的光敏樹脂表面進行逐點掃描，形成薄層。一層固化完成後，工作台下移一個層厚，然後再固化下一層，直到得到完整的零件實體。

SLA打印機

SLA成型示意圖

FDM成型示意圖

【材料＆成品參考價格】光敏樹脂0.8-1.5元/克

【特點】成型速度快，自動化程度高，尺寸精度高，可達±0.1mm。成品表面光滑，易于上色。原材料種類單一，強度一般，可滿足大部分常規消費電子産品的結構手闆需求；剛度差，受撞擊易碎；耐熱性差，受熱易變形；易老化，受陽光直射易發黃，不适合長期保存。

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FDM

【學名】熔融沉積成型技術/熔融擠出成型技術

【英文名】Fused Deposition Modeling，FDM

【簡述】FDM是另一種十分常用的3D打印技術，其使用的材料是一般是熱塑性材料（即加熱後可熔融為可流動的液态），如蠟、ABS、尼龍等，以絲狀供料。材料在噴頭内被加熱熔化，噴頭在計算機操控下沿零件零件截面輪廓和填充軌迹運動，同時将熔融材料寄出，迅速固化，并與周圍材料粘結。一層完成後再以上一層作為支撐，進行下一層，如此往複，直至形成完整的零件實體。當上一層材料無法為下一層材料提供支撐時，需要設計額外的支撐件，以保證成型過程順利實現，完成打印後拆除支撐件。

FDM打印機

FDM成型示意圖

【材料＆成品參考價格】ABS5-20元/克；尼龍 2-4元/克；PLA 1.5-2元/克；石蠟5-10元/克

【特點】原理、設備簡單，原料易于運輸和更換，成品強度、韌性高，可直接打印各種有色材料；打印速度慢，成品尺寸精度較差，表面粗糙，需要額外設計支撐結構，打印複雜模型時，支撐結構難以去除。

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SLS

【學名】選擇性激光燒結成型

【英文名】Selected Laser Sintering，SLS

【簡述】SLS是采用紅外激光作為熱源，在粉末池中燒結粉末材料，并逐層堆積，最終形成零件實體的技術。可使用的材料十分廣泛，理論上任何加熱後能夠形成原子間粘結的粉末材料都可作為其成型材料，如合金粉末，PC、PE、PP、尼龍等高分子材料、陶瓷粉末等。

SLS打印機

SLS打印塑料件

SLS打印塑料件

【材料＆成品參考價格】PE 5-20元/克；不鏽鋼 8-10元/克；尼龍 2-4元/克；鋁合金10-20元/克

【特點】可用材料多樣，性能接近普通工程塑料材料，材料利用率高，無需支撐結構；成品表面粗糙，需後續處理；設備成本高，打印速度慢，打印過程中通常會産生異味。成品内部組織、缺陷分布難以控制，會對成品物理性能造成一定影響。

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SLM

【學名】選擇性激光熔融成型

【英文名】Selective Laser Melting，SLM

【簡述】SLM與SLS類似，利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經冷卻凝固而成型。其材料多為單一組分的金屬粉末，如不鏽鋼、鋁合金、鎳鉻合金等各類合金，各類貴金屬等。

SLM打印機

SLM打印金屬零件

【材料＆成品參考價格】不鏽鋼 8-10元/克；鋁合金10-20元/克；銀 25-30元/克

【特點】金屬成品緻密度高，可達99%，力學性能好，可與傳統工藝相當；成品零件後期可進行焊接等處理；需要添加支撐結構，價格相對昂貴，速度較慢，成品精度和表面質量有限，需要後期加工處理提高。

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LOM

【學名】疊層實體制造技術

【英文名】Laminated Object Manufacturing，LOM

【簡述】LOM采用背面塗有熱熔膠的薄片材料（如紙片、塑料薄膜、金屬箔等）為原料，用激光切割系統按照計算機提供的橫截面輪廓數據裁切出相應形狀，切割完一層以後疊加新的一層，用熱粘裝置将其粘接在一起，然後重複切割步驟，如此往複，最終形成零件實體。

LOM打印機

LOM打印A4Z紙

LOM打印A4Z紙

【材料＆成品參考價格】PVC薄膜 10-20元/千克

【特點】成型速率高，設備價格相對較低，壽命長；造型材料成本低；無需支撐等輔助工藝；成品易于上色，模型拟真效果好。材料浪費嚴重，材料種類少；表面質量差，成品力學性能不高；前、後處理費時費力，不能打印中空結構。

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CLIP

【學名】連續液面生長技術

【英文名】Continuous Liquid Interface Production，CLIP

【簡述】CLIP本質上是對SLA技術的改進，其最顯著的特征就是将零件成型方向倒置，從底部向上投影紫外線，使光敏樹脂固化，不需要固化的部分通過控制氧氣，形成死區，抑制光固化反應而保持穩定的液态區域，這樣就保證了固化的連續性。

CLIP打印複雜實體

【材料＆成品參考價格】光敏樹脂 0.8-1.5元/克

【特點】成型速率極高，是傳統3D打印技術的25-100倍，理論上有提高到1000倍的潛力。成品分層細膩，各個方向的力學性能良好，并能夠保持基本一緻，在實際應用中少了很多顧慮。其設備極為昂貴，故目前實際生産中應用到的機會不多。

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3DP

【學名】立體噴墨打印法

【英文名】Three-Dimension Printing，3DP

【簡述】從工作方式來看，三維印刷與傳統二維噴墨打印最接近。與SLS工藝一樣，3DP也是通過将粉末粘結成整體來制作零部件，不同之處在于，它不是通過激光熔融的方式粘結，而是通過噴頭噴出的粘結劑。理論上講，任何可以制作成粉末狀的材料都可以用3DP工藝成型，材料選擇範圍很廣。

粘接劑噴射

加熱固化

打印成型

【特點】成型速度快，價格相對低廉，可實現有漸變色的全彩色3D打印，打印過程無需支撐材料，打印（目前最大可打印4米）。産品力學性能差，強度、韌性相對較低，多用于鑄造模樣，全彩色外觀樣件，3D照相館.

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工業設計的價值在于解決産品問題，這種能力并不來自于對某個領域的專精，而在于其涉獵的廣度，針對不同場景，不同功能，不同材料以及不同預算，快速準确匹配最合理的解決方案，這是一個産品設計團隊必須具備的專業素養。

——筆間設計

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