大家好，我是 Niko Mroncz，Xometry 的銷售工程部負責人。自 2010 年以來，我一直從事 3D 列印工作。當對表面品質和精度要求極高時，SLA 始終是不二之選。但與粉末類工藝相比，SLA 的容錯性要低得多——要想實現高效設計，就必須深入理解其工藝原理。
立體光固化成型（SLA）是一種基於樹脂的 3D 列印技術，它利用紫外雷射逐層選擇性固化液態光敏樹脂。SLA 的突出優勢在於能夠製造出具有極其精細細節、光滑表面和嚴格公差的零件——通常幾乎不需要後處理。它可支援多種材料，包括通用樹脂、高溫樹脂以及透明樹脂等。
憑藉這些特性，SLA 非常適用於原型製作、模具母模、牙科模型、小型機械部件以及對外觀設計有要求的零件。然而，與基於熱塑性材料的工藝相比，SLA 製成的零件通常具有較差的抗紫外穩定性。
Nikolaus Mroncz
Xometry 銷售工程部負責人
需要注意的是，儘管 SLA 零件的表面品質非常出色，但它們也存在一定侷限性。隨著時間推移，暴露在陽光下可能導致零件變脆，而淺色零件——尤其是白色或透明件——可能會出現發黃現象。雖然可以透過噴塗一層透明塗層來減緩這種老化，但仍有一些設計技巧值得分享，以幫助獲得更理想的列印效果、降低失敗率，並最大程度發揮 SLA 的優勢。
1. 遵循 SLA 的最小特徵尺寸限制
雖然 SLA 3D 列印在精細細節方面表現出色，但過於微小的特徵仍可能在生產過程中引發問題。細長的針狀結構可能過於脆弱，狹窄的槽口可能無法清晰成型，而小孔則可能因列印過程中樹脂堆積而被封堵。這類缺陷通常源於幾何設計突破了可靠的尺寸極限。
經驗法則：
- 針狀結構的最小可靠直徑應保持在 1 mm。
- 槽口的最小尺寸建議為 0.5 mm，越大越好。
- 最小可列印特徵尺寸應保持在 0.2 mm。
2. 合理設計壁厚
壁厚是 SLA 3D 列印設計中最關鍵的因素之一。壁厚過薄會導致零件脆弱，甚至在列印過程中發生斷裂；而壁厚過厚則不僅造成材料浪費，還可能引發翹曲等缺陷。
此外，壁厚不均會導致冷卻速度不同，較薄區域往往比厚壁區域冷卻更快，從而可能引發開裂、翹曲等問題。因此，應合理設定壁厚，並盡量在整體結構中保持一致的厚度，以避免缺陷。
對於無支撐的壁面，由於更容易翹曲或斷裂，應設計得更厚一些，並可在底部增加圓角過渡以增強機械強度。對於有支撐的壁面，翹曲風險較低，可以適當減薄，但仍需保持在合理範圍內。
經驗法則：
- 無支撐壁面：建議最小壁厚為 0.6 mm。
- 有支撐壁面：建議最小壁厚為 0.4 mm。
3. 在配合零件設計中考慮 SLA 公差
儘管 SLA 3D 列印可以實現高精度，但在零件設計中仍需嚴格考慮公差問題。設計時應預留公差，並考慮固化過程中的收縮。
這是確保零件滿足嚴格公差要求並正常運作的唯一途徑。在配合零件之間應設計適當間隙，以防止列印過程中零件黏連，同時也有助於零件的順利組裝。
經驗法則：
- 活動零件及裝配件之間：確保最小間隙為 0.5 mm。
- 緊配或卡合配合：可使用 0.1 mm 的間隙。
4. 安全設計空心 SLA 零件以節省樹脂
SLA 可以列印全實心零件，但在許多情況下，將設計空心化有助於減少材料使用和列印時間。然而，空心結構必須謹慎設計，以保持結構完整性並避免常見的列印問題。過薄的壁厚或完全封閉的腔體可能會在零件內部困住未固化的樹脂，導致內部壓力不平衡，從而引發開裂甚至零件損壞。此外，空心或凹形結構在列印平台上朝上列印時，可能會對樹脂槽產生吸力效應，導致零件在列印過程中脫落。
為避免這些問題，應始終設計排樹脂孔，使多餘樹脂能夠流出，並盡量減小吸力。對於完全封閉的結構，如球體或腔體，可考慮填充空腔，或在每個空心區域至少設置一個排樹脂孔。
经验法则：
- 空心部分最小壁厚：保持 2 mm。
- 排树脂孔直径：至少 3.5 mm。
- 排树脂孔数量：每个空心区域至少设置 一个排孔。
5. 內外角採用圓角處理
零件上的尖角和銳邊會導致應力集中，從而增加開裂和零件失效的風險。對內角和外角進行圓角處理可以使應力在結構中均勻分布。應盡可能增大圓角半徑，以促進 SLA 3D 列印零件中的高效應力分布。
經驗法則：
- 角落最小半徑約為 0.5 mm。
- 內角半徑應至少為相關壁厚的一半。
- 外角半徑應至少為相關壁厚的 1.5 倍。
6. 添加清晰文字與標識
SLA 非常適合在零件表面直接添加小型徽標、標籤或功能性文字。但如果浮雕或雕刻文字過於精細，可能因過度固化或樹脂滲出而導致對比度下降或無法辨認。
為了確保可讀性，文字應具有足夠的高度或深度，以在進行輕微表面處理後仍保持清晰可見。
經驗法則：
- 浮雕文字：高度至少 0.5 mm，寬度至少 0.4 mm。
- 雕刻文字：深度至少 0.5 mm，寬度至少 0.5 mm。
- 最小字體尺寸：字符高度 1 mm，推薦 2 mm 或更高。
7. 盡量減少支撐並合理佈局
在 SLA 設計中，應盡量避免支撐結構，因為支撐會在零件表面留下痕跡。
然而，在某些情況下，支撐是必要的，例如用於壁面或懸垂結構。大多數切片軟體可以自動檢測支撐位置，因此添加支撐相對容易。
不要無謂地添加支撐。如果確實需要支撐，請遵循推薦的最小長度和角度要求。超出這些限制可能導致懸垂結構在脫模或剝離過程中斷裂。
經驗法則：
- 無支撐懸垂：長度不得超過 2 mm，且角度至少為 30°。
- 支撐位置：懸垂、橋接及任何可能因缺乏支撐而變形或失形的特徵下方均應設置支撐。
- 支撐接觸點：盡量使用較小的接觸點，以減少成品零件上的痕跡。
8. 優化零件方向以減少支撐並提升表面品質
在 SLA 3D 列印中，零件的擺放方向會影響列印成功率、機械強度以及支撐痕跡的可見性。合理的方向不僅便於列印、減少支撐需求，還能降低翹曲、吸力問題或附著力不足等失敗風險。將零件傾斜擺放還可幫助樹脂更均勻地流走，減少「吸杯」現象或內部應力累積的可能性。
經驗法則：
- 減少懸垂：將零件擺放以降低需要支撐的懸垂區域。
- 避免大面積水平面：避免零件的大型平面與列印平台平行。
- 傾斜角度：將零件傾斜 30°–45°，以增強附著力並降低列印應力。
在 SLA 設計中避免「吸杯」效應
「吸杯效應」是倒置式 SLA 列印中特有的常見問題。當空心或凹形結構——如凹槽或封閉腔體——朝下朝向樹脂槽時，在逐層剝離零件的過程中，腔體可能困住空氣或未固化樹脂，產生吸力效應。
這種壓力差可能導致「爆裂」，即內部壓力使壁面在列印過程中向外破裂。在嚴重情況下，吸杯效應可能損壞零件或樹脂槽，甚至引發機器內部樹脂洩漏。
降低風險的方法：
- 避免開口朝下的杯狀幾何結構。
- 在封閉腔體上設計排孔以排出空氣和多餘樹脂。
- 重新調整零件方向，使空心或凹面不直接朝向樹脂槽。
SLA 3D 列印規格參考指南
下表簡要彙總了 Xometry 針對不同零件特徵的 SLA 3D 列印設計規格。在設計階段參考這些規格，對於實現高品質列印至關重要。
| 規格項 | 詳細信息 |
|---|---|
| 通用公差 | ±0.5%（±0.2 mm）（標準）±0.5%（±0.15 mm）（工業級） |
| 層厚 | 20–100 微米（視列印機而定） |
| 最大成型體積 | 標準：145 × 145 × 185 mm工業級：736 × 635 × 533 mm |
| 最小特徵厚度 | 0.20 mm |
| 建議最小壁厚 | 有支撐壁：0.4 mm無支撐壁：0.6 mm |
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