1.2 3D打印机分类

1.2.1 从技术原理上分类

在Andreas Gebhardt关于3D打印技术的书籍Understanding Additive Manufacturing中，列举了很多种3D打印技术，其中以熔融沉积成型技术、激光立体印刷术、数字化光照加工技术、选择性激光烧结技术、三维打印技术较为常用。

1.以高分子聚合反应为基本原理

（1）激光立体印刷术（Stereolithography） 简称SLA，国外公司以Objet（已和Stratasys合并）和Formlabs为代表，所用材料为光敏树脂，技术非常灵活，适用于精度要求高的领域，成品有非常好的表面质量，如图1-5所示。

（2）数字化光照加工技术（Digital Light Processing） 简称DLP，和SLA相似，打印速度比SLA快，所用材料也为光敏树脂，打印精度高，在珠宝首饰、牙科、动漫方面应用较多。图1-6为MoonRay DLP光固化3D打印机。

利用高分子聚合反应为原理的打印机还有几种，比如利用高分子打印技术（Polymer Printing）、高分子喷射技术（Polymer Jetting或PolyJet）和微型立体印刷术（Micro Stereolithography）的打印机。

2.以烧结和熔化为基本原理

（1）选择性激光烧结技术（Selective Laser Sintering） 简称SLS，国外以3D打印行业龙头3D Systems公司和德国EOS公司为代表，国内以华曙高科为代表，工业上较为常用，可以烧结尼龙粉末、金属粉末、树脂沙、尼龙+矿物纤维、尼龙+玻璃纤维等材料，广泛应用在电动工具、电器开关、家电产品、风机叶轮、汽车零件、无人机、医疗器械等领域。图1-7为国产SLS 3D打印机。

（2）选择性激光熔化技术（Selective Laser Melting） 简称SLM，是采用中小功率激光快速完全熔化选区内金属粉末，快速冷却凝固的技术，由SLS演化而来，但区别是SLM在加工过程中金属粉末完全熔化，经散热冷却后可实现与固体金属冶金焊合成型，因此成品具有密度更高的优势。

（3）电子束熔化技术（Electron Beam Melting） 简称EBM，利用电子束快速扫描成型熔融区，用金属丝按电子束扫描线步进放置在熔融区上，电子束熔融金属丝形成熔融金属沉积，在惰性气体隔绝保护下或真空状态下，电子束可以处理铝合金、钛合金、镍基高温合金等。20世纪90年代美国麻省理工学院和普惠公司联合研发了这一技术，并利用它加工出大型涡轮盘件。电子束熔化成型能获得比精密铸造更精确的零件胚形，可以减少70%～80%机械加工的工时及成本。

3.以粉末-黏合剂为基本原理

（1）熔融沉积成型技术（Fused Deposition Modeling） 简称FDM，著名代表有Reprap开源项目、MakerBot和Stratasys公司。我国3D打印机市场上的家用机器大部分是从Reprap开源项目拓展而来，图1-8所示为国产FDM 3D打印机。材料以ABS、PLA为主，以其优惠的价格以及日渐提高的打印质量颇受消费者欢迎。

（2）三维打印技术（Three Dimensional Printing） 简称3DP，代表企业Zcorp（已被3D Systems收购）和Voxeljet公司所用原料为石膏粉，可以打印全彩模型。

4.层压制造技术

层压制造技术（Layer Laminate Manufacturing，LLM）又被称为分层实体制造（LOM），常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等。激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的材料用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层材料叠加上去，利用热黏压装置将已切割层黏合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、黏合，最终成为三维工件。此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造结构件或功能件。

5.气溶胶打印技术

气溶胶打印技术（Aerosol Printing）是近年来新出现的一种打印技术，通过将形成的气溶胶喷射至基底表面而成膜，打印分辨率好、适用范围广。它利用空气动力学原理实现了纳米级材料的精确沉积成型，能制作精细的功能电路和嵌入式组件而无须使用掩模或其他模具，可以有效减小电子系统的整体尺寸。这种技术可以制造线宽和电路结构达到10µm级的功能性电子芯片。

6.生物绘图技术（Bioplotter）

可采用多种生物材料的快速成型打印机，将三维CAD模型和患者的CT扫描数据转变为实体的3D生物支架，其制作的生物支架具有符合设计要求的外在形式和开放的内在结构。适合在生物材料要求的无菌环境下进行生物组织制造，例如使用海藻悬浮细胞打印生物支架。制作生物支架所运用的材料范围最广，从聚合物熔体、软凝胶到硬陶瓷、金属都有。

（1）骨骼再生 羟磷灰石（Hydroxyapatite）、钛（Titanium）、磷酸三钙碳（Tricalcium Phosphate）。

（2）药物控释 聚己内酯（PCL）、聚乳酸（PLLA）和乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）。

（3）软组织生物结构/器官打印 琼脂（Agar）、壳聚糖（Chitosan）、藻朊酸盐（Alginate）、白明胶（Gelatine）、骨胶原（Collagen）和纤维蛋白（Fibrin）。

（4）概念模型 聚氨基甲酸酯（Polyurethane）、硅酮（Silicone）。

1.2.2 从打印精度和适用范围分类

从打印质量精度和适用范围上来看，可以分为桌面级和工业级3D打印机。

1.精度

现阶段桌面级3D打印机的精度大约在0.1mm，打印出来的产品会有很明显的分层感，工业级打印机的精度则可以精确到几微米，如图1-9所示。

2.适应材料

对于工业级的3D打印机来说，目前可以用于打印的材料已经较为丰富，比如塑料、金属、玻璃，甚至可以打印类似木材的材料。图1-10为工业级3D打印机打印的金属件。

而对于桌面级的产品来说，目前能使用的材料还仅限于ABS、PLA、HIPS等塑料材质，这也限制了桌面级3D打印机的适用范围。

3.价格

从价格上看，目前大多数桌面级3D打印机的售价为几千到上万元人民币，工业级3D打印机的价格从几十万到几百万不等，价格因素无疑是目前3D打印机普及的最大障碍。

此外，从应用行业上来说，有为特定行业服务的陶瓷打印机、巧克力打印机、服装打印机等。