大家好，我是 Niko Mroncz，Xometry 的销售工程部负责人。自 2010 年以来，我一直从事 3D 打印工作。当对表面质量和精度要求极高时，SLA 始终是不二之选。但与粉末类工艺相比，SLA 的容错性要低得多——要想实现高效设计，就必须深入理解其工艺原理。
立体光固化成型（SLA）是一种基于树脂的 3D 打印技术，它利用紫外激光逐层选择性固化液态光敏树脂。SLA 的突出优势在于能够制造出具有极其精细细节、光滑表面和严格公差的零件——通常几乎不需要后处理。它可支持多种材料，包括通用树脂、高温树脂以及透明树脂等。
凭借这些特性，SLA 非常适用于原型制作、模具母模、牙科模型、小型机械部件以及对外观设计有要求的零件。然而，与基于热塑性材料的工艺相比，SLA 制成的零件通常具有较差的抗紫外稳定性。
Nikolaus Mroncz
Xometry 销售工程部负责人
需要注意的是，尽管 SLA 零件的表面质量非常出色，但它们也存在一定局限性。随着时间推移，暴露在阳光下可能导致零件变脆，而浅色零件——尤其是白色或透明件——可能会出现发黄现象。虽然可以通过喷涂一层透明涂层来减缓这种老化，但仍有一些设计技巧值得分享，以帮助获得更理想的打印效果、降低失败率，并最大程度发挥 SLA 的优势。
1. 遵循 SLA 的最小特征尺寸限制
虽然 SLA 3D 打印在精细细节方面表现出色，但过于微小的特征仍可能在生产过程中引发问题。细长的针状结构可能过于脆弱，狭窄的槽口可能无法清晰成型，而小孔则可能因打印过程中树脂堆积而被封堵。这类缺陷通常源于几何设计突破了可靠的尺寸极限。
经验法则：
- 针状结构的最小可靠直径应保持在 1 mm。
- 槽口的最小尺寸建议为 0.5 mm，越大越好。
- 最小可打印特征尺寸应保持在 0.2 mm。
2. 合理设计壁厚
壁厚是 SLA 3D 打印设计中最关键的因素之一。壁厚过薄会导致零件脆弱，甚至在打印过程中发生断裂；而壁厚过厚则不仅造成材料浪费，还可能引发翘曲等缺陷。
此外，壁厚不均会导致冷却速度不同，较薄区域往往比厚壁区域冷却更快，从而可能引发开裂、翘曲等问题。因此，应合理设定壁厚，并尽量在整体结构中保持一致的厚度，以避免缺陷。
对于无支撑的壁面，由于更容易翘曲或断裂，应设计得更厚一些，并可在底部增加圆角过渡以增强机械强度。对于有支撑的壁面，翘曲风险较低，可以适当减薄，但仍需保持在合理范围内。
经验法则：
- 无支撑壁面：建议最小壁厚为 0.6 mm。
- 有支撑壁面：建议最小壁厚为 0.4 mm。
3. 在配合零件设计中考虑 SLA 公差
尽管 SLA 3D 打印可以实现高精度，但在零件设计中仍需严格考虑公差问题。设计时应预留公差，并考虑固化过程中的收缩。
这是确保零件满足严格公差要求并正常运作的唯一途径。在配合零件之间应设计适当间隙，以防止打印过程中零件粘连，同时也有助于零件的顺利组装。
经验法则：
- 活动零件及装配件之间：确保最小间隙为 0.5 mm。
- 紧配或卡合配合：可使用 0.1 mm 的间隙。
4. 安全设计空心 SLA 零件以节省树脂
SLA 可以打印全实心零件，但在许多情况下，将设计空心化有助于减少材料使用和打印时间。然而，空心结构必须谨慎设计，以保持结构完整性并避免常见的打印问题。过薄的壁厚或完全封闭的腔体可能会在零件内部困住未固化的树脂，导致内部压力不平衡，从而引发开裂甚至零件损坏。此外，空心或凹形结构在打印平台上朝上打印时，可能会对树脂槽产生吸力效应，导致零件在打印过程中脱落。
为避免这些问题，应始终设计排树脂孔，使多余树脂能够流出，并尽量减小吸力。对于完全封闭的结构，如球体或腔体，可考虑填充空腔，或在每个空心区域至少设置一个排树脂孔。
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. 内外角采用圆角处理
零件上的尖角和锐边会导致应力集中，从而增加开裂和零件失效的风险。对内角和外角进行圆角处理可以使应力在结构中均匀分布。应尽可能增大圆角半径，以促进 SLA 3D 打印零件中的高效应力分布。
经验法则：
- 角落的最小半径约为 0.5 mm。
- 内角的半径应至少为相关壁厚的一半。
- 外角的半径应至少为相关壁厚的 1.5 倍。
6. 添加清晰文字与标识
SLA 非常适合在零件表面直接添加小型徽标、标签或功能性文字。但如果浮雕或雕刻文字过于精细，可能因过度固化或树脂渗出而导致对比度下降或无法辨认。
为了确保可读性，文字应具有足够的高度或深度，以在进行轻微表面处理后仍保持清晰可见。
经验法则：
- 浮雕文字：高度至少 0.5 mm，宽度至少 0.4 mm。
- 雕刻文字：深度至少 0.5 mm，宽度至少 0.5 mm。
- 最小字体尺寸：字符高度 1 mm，推荐 2 mm 或更高。
7. 尽量减少支撑并合理布局
在 SLA 设计中，应尽量避免支撑结构，因为支撑会在零件表面留下痕迹。
然而，在某些情况下，支撑是必要的，例如用于壁面或悬垂结构。大多数切片软件可以自动检测支撑位置，因此添加支撑相对容易。
不要无谓地添加支撑。如果确实需要支撑，请遵循推荐的最小长度和角度要求。超出这些限制可能导致悬垂结构在脱模或剥离过程中断裂。
经验法则：
- 无支撑悬垂：长度不得超过 2 mm，且角度至少为 30°。
- 支撑位置：悬垂、桥接及任何可能因缺乏支撑而变形或失形的特征下方均应设置支撑。
- 支撑接触点：尽量使用较小的接触点，以减少成品零件上的痕迹。
8. 优化零件方向以减少支撑并提升表面质量
在 SLA 3D 打印中，零件的摆放方向会影响打印成功率、机械强度以及支撑痕迹的可见性。合理的方向不仅便于打印、减少支撑需求，还能降低翘曲、吸力问题或附着力不足等失败风险。将零件倾斜摆放还可帮助树脂更均匀地流走，减少“吸杯”现象或内部应力积累的可能性。
经验法则：
- 减少悬垂：将零件摆放以降低需要支撑的悬垂区域。
- 避免大面积水平面：避免零件的大型平面与打印平台平行。
- 倾斜角度：将零件倾斜 30°–45°，以增强附着力并降低打印应力。
在 SLA 设计中避免“吸杯”效应
“吸杯效应”是倒置式 SLA 打印中特有的常见问题。当空心或凹形结构——如凹槽或封闭腔体——朝下朝向树脂槽时，在逐层剥离零件的过程中，腔体可能困住空气或未固化树脂，产生吸力效应。
这种压力差可能导致“爆裂”，即内部压力使壁面在打印过程中向外破裂。在严重情况下，吸杯效应可能损坏零件或树脂槽，甚至引发机器内部树脂泄漏。
降低风险的方法：
- 避免开口朝下的杯状几何结构。
- 在封闭腔体上设计排孔以排出空气和多余树脂。
- 重新调整零件方向，使空心或凹面不直接朝向树脂槽。
SLA 3D 打印规格参考指南
下表简要汇总了 Xometry 针对不同零件特征的 SLA 3D 打印设计规格。在设计阶段参考这些规格，对于实现高质量打印至关重要。
| 规格项 | 详细信息 |
|---|---|
| 通用公差 | ±0.5%（±0.2 mm）（标准）±0.5%（±0.15 mm）（工业级） |
| 层厚 | 20–100 微米（视打印机而定） |
| 最大成型体积 | 标准：145 × 145 × 185 mm工业级：736 × 635 × 533 mm |
| 最小特征厚度 | 0.20 mm |
| 建议最小壁厚 | 有支撑壁：0.4 mm无支撑壁：0.6 mm |
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