Page 43 - 机电开发制造与轻工工程工艺

第二章 机械工程前沿技术

第二节 增材制造（3D 打印）

一、增材制造技术的基本原理

增材制造技术，也就是我们常说的 3D 打印技术，颠覆了传统制造的减材或
等材理念，以一种全新的材料累加方式构建物体。其核心原理是依据三维模型数
据，通过将材料逐层堆积的方式来制造实体零件，实现从虚拟数字模型到真实物

理产品的直接转化。在众多增材制造工艺中，熔融沉积成型（FDM）和光固化
成型（SLA）是两种极具代表性且应用广泛的技术。
熔融沉积成型（FDM）是较为常见且易于理解的增材制造工艺。该技术以
热塑性塑料等丝状材料为原料，通过送丝机构将丝状材料送入喷头，喷头对材料
进行加热使其熔融。在计算机的控制下，喷头按照预先设定的路径，将熔融状态

的材料逐层挤出并沉积在工作台上。每一层材料在沉积后迅速冷却固化，与下层
材料牢固粘结，如此层层堆积，最终形成三维实体零件。例如，在制作一个简单
的塑料齿轮时，FDM 设备会根据齿轮的三维模型，将塑料丝材加热熔化后，从

喷头中挤出，按照齿轮的轮廓和内部结构，一层一层地堆积，最终完成齿轮的制
造。这种工艺的设备相对简单，成本较低，材料来源广泛，适用于制作概念模型、
教学模型以及一些对精度要求不是特别高的零部件。
光固化成型（SLA）则是基于光聚合原理的增材制造技术。它以光敏树脂为
原料，利用特定波长的紫外线或激光，按照零件的截面轮廓信息，对液态的光敏

树脂进行扫描照射。在光的作用下，被照射到的光敏树脂发生聚合反应，由液态
转变为固态，从而固化成型。一层固化完成后，工作台下降一个层厚的距离，再
进行下一层的扫描固化，如此循环往复，直至整个零件制造完成。以制造一个复

杂的珠宝模型为例，SLA 设备通过对光敏树脂的精确照射，能够制造出具有极高
精度和表面质量的模型，其细节表现能力极强，能够清晰呈现珠宝模型上的复杂
纹理和精致造型。由于光固化成型技术能够实现高精度的制造，因此在对精度和
表面质量要求较高的领域，如珠宝制造、模具制造、生物医学等，有着广泛的应用。

二、增材制造技术的优势与特点

增材制造技术与传统制造技术相比，犹如一颗璀璨的新星，在现代制造业中

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