SLA 与 PolyJet（材料喷涂成型）3D 打印：深入比较

在材料喷涂成型打印的过程中，打印头会沿 X 轴和 Y 轴在构建平台上移动，并将树脂滴喷射到平台上。与此同时，打印头发出的紫外光会对构建平台上的树脂滴进行固化。完成一个打印层后，构建平台就会向下移动，以便打印头进行第二层的打印。此后所打印的物体将会以这种方式不断累积，直到打印完成为止。

在打印悬垂结构等较为复杂的几何结构时，3D 打印机能够喷涂一种可去除的凝胶状支撑材料对其进行辅助。打印头还可将多种材料喷涂成型材料混合在一起，以获得独有的材料性能和颜色。

PolyJet 3D 打印属于材料喷涂成型增材制造系列工艺。PolyJet 技术由 Objet 公司开发完成，随后又转让给了 Stratasys 公司。尽管市面上还有其他品牌的材料喷涂成型 3D 打印机，但只有 Stratasys 有权销售商标名称为 PolyJet 的打印机产品。

最常见的倒置式 SLA 3D 打印机中的树脂槽具有透明底座和不粘表面，可作为液态树脂固化的基底，并便于新形成的层慢慢脱离。

SLA 或树脂 3D 打印工艺可分为多种类型 ，主要取决于固化树脂所用的光源。其中掩模立体光固化 (MSLA) 可使用 LCD 屏幕选择性地遮盖或掩蔽光源，是目前最流行的 3D 打印工艺。

Form 4 以及适合大幅面 3D 打印的Form 4L 均采用了Low Force Display™ (LFD) 打印引擎 — 这是一种先进的 MSLA 3D 打印方式。

背光模块是 LFD 打印引擎的核心；该模块是一种超高功率光源，可形成均匀的区域投射光，光线在通过透镜阵列后进入 Light Processing Unit (LPU) 4，随后变为打印层的形状。在光线照射到树脂槽内的液态树脂后，整个液态层会立即固化为固态层。然后，构建平台从树脂中升起，精密的 Z 轴将树脂层从树脂槽底部剥离。

成本是 SLA 3D 打印机和材料喷涂成型 3D 打印机的主要区别之一。随着 SLA 技术专利从 2000 年代末开始到期，与此同时打印尺寸较小的桌面级 SLA 3D 打印机陆续上市，SLA 打印机的购机成本已下降为原有价格的百分之一。如今，专业 SLA 打印机的起售价约为 2500 美元，而大幅面立式打印机的起售价则为 5000 美元。  

相比之下，材料喷涂成型和 PolyJet 3D 打印机要昂贵得多，其价格为 2 万美元到 50 余万美元不等。这还只是购机成本，每年强制服务计划所产生的费用最高可达一台 PolyJet 打印机售价的 20%——这笔钱甚至足够我们每年添置一个 SLA 打印机机组。

此外，材料喷涂成型 3D 打印机所用树脂的价格一般为 SLA 树脂价格的两到三倍。因此，PolyJet 打印机的单件综合打印成本要比 SLA 打印机高出数倍。不仅如此，PolyJet 打印机所需的维护工作量更大，这会增加运营此类机器的人工成本。  

所以说，除非您特别需要利用 PolyJet 打印机来满足特殊的应用需求（例如打印全彩模型或多材料部件），否则都可以选用 SLA 打印机来为您创造更高的投资回报。

因为 3D 打印为增材过程，每一层都可能导致不准确，并且层的形成过程影响精度水平——我们将其定义为每层打印准确度的可重复性。3D 打印的公差、准确度和精度由许多不同因素决定，包括 3D 打印工艺、材料、软件设置、后处理等等。 

材料喷涂成型 3D 打印机和 SLA 3D 打印机均采用了最为准确和精密的 3D 打印工艺，其公差仅为 ±0.2% 左右（下限值：±0.1 mm）。得益于高精度的光源，这些工艺可实现精细的细节，并持续生产出高质量的部件。

PolyJet 和 SLA 3D 打印部件均需要支撑结构，具体取决于模型的几何结构。支撑结构对确保尺寸精度至关重要，对于复杂的几何结构或大型薄壁部件而言尤其如此。

使用 SLA 打印机时，可在后处理期间手动去除支撑 。Formlabs SLA 打印机提供了增强型轻触式支撑结构和捆绑支撑，可在数秒之内从部件上脱离，从而节省后处理时间。SLA 打印部件还以光滑的表面处理效果见长，且根据材料的不同，可采用哑光或亮光处理。

使用 PolyJet 打印机时，系统会在后处理过程中用水射流将支撑结构冲洗掉。该工作流程施加在部件上的力，可能会对精美的细节造成破坏或使薄壁发生弯曲。PolyJet 打印机支持打印哑光表面和亮光表面。不过，亮光处理仅适用于模型中未使用支撑材料的部分。

可用材料的丰富程度是 PolyJet 和 SLA 打印机最大的区别之一，它决定了这两类打印机所适合的应用领域 。

多数材料喷涂成型和 PolyJet 3D 打印机可支持大约 5 到 10 种不同的材料，具体取决于打印机的型号。这些材料中既包括标准的原型制造材料，也包括不同颜色的材料、透明材料以及生物相容性材料。此外，较为高端的 PolyJet 3D 打印机还支持同时使用多种材料进行打印，从而能够满足多色和多材料原型打印等新颖的材料喷涂成型应用需求。

但是，PolyJet 打印机仅可使用低粘度材料进行打印，这严重限制了可实现的机械性能范围。不仅如此，PolyJet 材料的热变形温度 (HDT) 也比较低（一般在 45-50 ℃ 左右），这意味着此类材料甚至会在强光照射下发生蠕变并改变原有形状。因此，PolyJet 打印仅适合构建概念模型和非功能性原型，并适合一些存在生物相容性要求的牙科和医疗应用。

相比一般的材料喷涂成型 3D 打印机，SLA 3D 打印机所支持的材料范围要广泛得多；例如 Formlabs 3D 打印机最多可支持超过 45 种材料 ，其中包括超过 15 种生物相容性材料。SLA 树脂所支持的材料性能更加广泛：它们有的柔软，有的坚硬；有的透明，有的不透明；有的可以大量填充玻璃、蜡或陶瓷等次生材料，有的可以具备高热变形温度、抗冲击性或耐化学腐蚀性等机械性能。正因如此，SLA 材料才可以和常见的成品热塑性材料密切配合，并用于快速原型制造 。

尽管 SLA 并不支持多色 3D 打印 ，但它却是除了材料喷涂成型之外，唯一能够凭借 Color Resin 为专业应用提供自定义颜色的 3D 打印技术。Color Resin 支持定制，能够帮助用户方便、快捷、经济地制造彩色部件；这些部件可具备淡雅的中性色和鲜明的饱和色，用于打造逼真的原型、带有颜色编码的夹具和固定装置，或是可定制颜色的成品部件。

Formlabs 还提供了 Open Material Mode (OMM) ，该模式支持使用任何 405 nm 光敏树脂进行打印，使研究人员和专家用户能够充分利用第三方材料或是进行材料开发。