激光光固化成型（SLA）介绍

SLA（Stereolithography，激光光固化成型）是最早发展的3D打印技术之一，由美国科学家查克·赫尔（Chuck Hull）于1984年发明并于1986年获得专利。SLA是一种光聚合技术，通过紫外线激光或光源逐层固化液态光敏树脂，从而构建出高精度的三维物体。

SLA打印过程的核心是利用光敏树脂在紫外光照射下发生化学反应，从液态转变为固态。打印机通过计算机辅助设计（CAD）或制造（CAM）软件控制激光，精确地在树脂槽表面绘制每一层的图案，逐层堆叠直至形成完整模型。完成后，零件需要用溶剂清洗以去除未固化的树脂，并进行紫外线后固化处理以增强强度。简单来说，SLA就像用光“雕刻”液态树脂。想象一下，你在用激光笔在一桶液体树脂上画图案，画过的地方会变硬，然后一层一层堆叠，最终形成一个立体的物体。

SLA 3D打印的工作原理

SLA打印的工作流程可以分为以下几个步骤：

1. 设计模型：使用3D建模软件（如Blender、Fusion 360或Tinkercad，免费且适合入门者）创建你的设计，或者从Thingiverse等网站下载现成的STL文件；模型完成后，用切片软件（如Formlabs的PreForm或ChiTuBox，免费）将3D模型切成薄层（层厚通常10-100微米，约头发丝粗细）。

2. 准备打印机：SLA打印机有一个透明底部的树脂槽，装满液态光敏树脂。构建平台（一个平坦的金属板）浸入树脂中，离槽底仅一层厚度（比如50微米）；确保打印机校准好，树脂槽无杂质，树脂已充分搅拌（避免沉淀影响打印质量）。

3. 逐层固化：紫外激光从树脂槽底部照射，精确“画”出每层图案。树脂遇到紫外光会迅速固化，变成坚硬的塑料；每层固化后，构建平台向上移动一小段距离（一层厚度），新的液态树脂流入底部，激光继续绘制下一层。

4. 剥离过程：固化层会粘在树脂槽底部，打印机通过轻微倾斜、滑动或震动将固化层剥离，确保下一层顺利打印。

5. 后处理：打印完成后，零件连同支持结构从平台上取下。用异丙醇（IPA）清洗（通常浸泡5-10分钟）去除未固化树脂；将零件放入紫外线固化箱固化10-30分钟，增强强度；用剪刀或砂纸小心移除支持结构，必要时打磨表面。

SLA 3D打印的特点与优势

SLA 3D打印因其独特的技术特点，在众多3D打印技术中脱颖而出：

高精度与细腻细节：SLA可实现低至25微米的层厚和±0.2%的尺寸精度，能打印复杂几何形状和微小特征；相比FDM（熔融沉积成型），SLA打印件表面光滑，几乎无明显层纹，接近注塑件的质量。

平滑表面质量：SLA零件表面光滑，适合需要高视觉质量的原型或最终产品，如珠宝、医疗模型和光学组件。

材料多样性：SLA支持多种树脂，包括标准树脂、韧性树脂、耐温树脂、可铸造树脂，适用于不同应用场景。

快速原型制作：SLA无需昂贵的模具，适合快速迭代设计，缩短产品开发周期；高精度使零件可直接用于功能测试或最终装配验证。

表面可做多种处理：SLA零件表面进过打磨抛光，可进行多种上色处理，如喷漆、电镀、丝印等。

各向同性：SLA打印件因层间化学键合，物理性能在X、Y、Z方向上几乎一致。

如何优化SLA打印设计

入门者可参考以下设计和操作技巧：

1. 避免厚度：

• 有支撑的壁面：这些壁面至少有两面与其他结构相连（因此翘曲的可能性很低），壁厚至少应为 0.4 毫米。

• 无支撑的壁面：与其余部分连接在少于两个侧面的壁面，有很高的几率发生翘曲或从打印中脱落。这些壁厚至少为0.6毫米，并且应该设计成带有圆角底座（即墙壁与打印其余部分连接的地方），以减少接缝处的应力集中。

2. 悬伸：SLA工艺对于悬伸部位需要添加支撑，悬壁角度临界值一般为30°，因此在不影响模型使用性能的前提下，模型设计时可以将悬壁与底面的角度设计成大于30°，以及适当时添加圆角，可以减少支撑，保证模型尺寸和表面质量。

3. 孔：为确保在打印过程中孔不会被封住，设计孔的最小直径为1毫米。

4. 凹凸细节：浮雕特征的高度至少应为0.3毫米，宽度至少为0.4毫米，雕刻特征的深度至少为0.4毫米，宽度至少为0.5毫米。

5. 空心部件：建议空心打印件的壁厚至少为2mm，以降低打印过程中失败的风险。未固化的树脂会在空腔内产生压力不平衡，导致所谓的“杯形变形”；应在CAD或切片软件中设计树脂排水孔。这些孔的直径应至少为3.5mm，并且每个空心部分至少有一个孔。

6. 装配：建议运动部件之间的最小间隙为 0.5 毫米，组件连接处的最小间隙为 0.2 毫米。