3套——立体光刻技术系统：Axtra 3D、Formlabs和3D Systems创新展望未来
四十年来，立体光刻一直是基于树脂的3D打印技术的定义者。但近年来，一系列新的光学引擎方法已经远远超越了查克·赫尔在1984年获得专利的那种“激光扫描树脂槽”模式。三套——3D Systems的PSLA 270、Formlabs的Form 4系列以及Axtra3D的Lumia X1——清晰地展示了光聚合3D打印的发展方向，也解释了为什么过去那种简单的“SLA vs DLP”的划分已经无法涵盖当前的全貌。
SLA 和 DLP 的基础知识
在经典的SLA（立体光刻）中，一束紫外激光逐点地在树脂表面扫描每一层的横截面，一次只固化一条路径上的材料。这种方法能实现非常高的精度、出色的表面质量以及较大的成型体积。但由于激光必须逐个扫描每个特征，其打印速度会随着零件复杂程度或摆放密度的增加而急剧下降。
DLP（数字光处理）立体光刻技术解决了速度问题：它用一个投影仪替代了激光，一次性以像素图像的形式“闪照”整个图层。这种同步曝光意味着每层的固化时间基本不受横截面积大小的影响，使得DLP比激光SLA快得多。其代价是分辨率和表面质量：DLP投影仪的像素网格在较低分辨率下会产生更生硬的边缘和更粗糙的表面。此外，倒置的成型方向（在透明膜下方倒着向上打印）引入了剥离力，这会扭曲或损坏较大横截面的零件。
基于LCD（液晶显示）的系统（在消费级领域常被称为mSLA）工作原理与DLP类似——用液晶屏幕来遮挡背光——但硬件成本更低，代价是光功率较低、屏幕寿命较短且光线分布不够均匀。
01
3D Systems PSLA 270
面对日益激烈的竞争压力，3D Systems 通过推出 PSLA 技术，向远离传统 SLA 的方向迈出了重要一步。与大多数从底部投射的树脂3D打印机不同，PSLA 270 从顶部向下投射，以传统的 SLA 方向构建零件——成型平台降入树脂槽中，没有与薄膜剥离的过程。基于双高清投影仪的 SLA 技术，其固化层速度比基于激光的技术快 5 倍，7瓦的投影仪以 90 微米的像素分辨率确保首件成功率。由于它保留了传统 SLA 的顶向下、开放式树脂槽的几何结构，而不是 DLP/LCD 的倒置薄膜结构，因此没有接触、没有基于重力的变形——最终结果是：无论几何形状如何，都能实现高精度、高一致性、高质量的零件，并且所需的支撑结构比其他方案少得多。
该系统通过专有的图像处理技术解决了投影系统常见的像素边缘问题：3D Systems 的软件使用灰度技术自动调整像素边缘，从而生产出具有优异表面质量的高品质、生产级塑料零件。PSLA 270 还使用了 3D Systems 的 Figure 4 材料组合，使其能够使用刚性、柔性、耐高温、阻燃和生物相容性树脂——这与该公司 Figure 4 生产平台所用的材料库完全相同。
简而言之，PSLA 270 是一台拥有传统 SLA 几何结构的 DLP 速度机器：它放弃了激光，但也没有采用那种将大多数投影式系统限制于较大横截面的倒置薄膜架构。
02
Formlabs Form 4
Formlabs 的 Form 4 系列以不同的方式改变了游戏规则。Form 4 不是传统的 SLA 或 LCD 打印机——它是一个全新类别的“掩模立体光刻”打印机，配备了 Formlabs 自主研发的 Low Force Display™（低力显示）打印引擎。该系统是倒置的，从底部装有薄膜的树脂槽向上构建。但 Formlabs 大幅改进了剥离力学结构，解决了这种几何结构在大尺寸下容易出现的问题。
LFD 打印引擎的核心是背光单元，这是一个使用 60 颗 LED、集成冷却和准直透镜的超高功率光源，其光功率强度达到 16 mW/cm²。光线从这里进入光处理单元，在该单元中，通过一系列偏振片、光学镀膜和一块定制的液晶显示屏，将光线塑形以匹配打印层。高分辨率 LCD 的 50 微米像素尺寸和预调的抗锯齿功能，带来了清晰的细节、光滑的表面光洁度和精确的公差。
其关键的工程成就在于释放系统。通过使用新型的“释放纹理”和重新设计的“柔性薄膜树脂槽”，将剥离力降至最低。释放纹理是一种专有的微纹理光学薄膜，它能引入气流，防止树脂槽吸附在光处理单元上。其结果是：Form 4 实现了掩模系统的速度，同时大幅减少了倒置 LCD 打印通常伴随的打印失败、支撑需求以及零件变形问题。大多数打印，使用 53 毫米的第 80 百分位打印高度和 100 微米的层厚，可以在不到 2 小时内完成。
Form 4 主要定位于专业原型制作、牙科和工程市场——而非大尺寸工业级生产。Form 4L 将同样的引擎扩展到 353 × 196 × 350 毫米的成型体积，使用了 145 颗 LED，打印速度比其前代 Form 3L 快 2 到 4 倍。
03
Axtra3D Lumia X1
Axtra3D 的 Hybrid PhotoSynthesis（混合光合成，简称 HPS）技术采用了一种根本不同的方法：它不是要在激光和投影仪之间做选择，而是让两者同时运行。在这个同轴系统中，两种光源同时工作，在相同波长和相同成像平面上固化树脂。在 HPS 工艺中，投影仪固化图层的大部分区域，而激光同时以高精度固化图层的轮廓。
其逻辑是利用 DLP 投影来实现快速但略带柔和与像素化的边缘，同时利用激光来保证精度。投影仪负责覆盖横截面的大部分——“快速填充”——实现了 DLP 的速度，而激光则负责创建边界轮廓，从而以 50 微米的分辨率获得更好的表面质量和精度。两种光源共享相同的波长和焦平面，因此它们在一次扫描中协同固化，而不是先后分步进行。
Axtra3D 将 HPS 与其 TruLayer 技术相结合。TruLayer 技术使用打印机薄膜下方的多个传感器，确保打印层能迅速从树脂槽脱离，从而最大程度减少层间停顿，加快打印过程。这种组合的目标是对需要同时兼顾速度和表面光洁度的零件进行连续、高产量的生产——在传统 DLP 应用中，往往需要牺牲其中一个来换取另一个。该公司由增材制造资深人士 Gianni Zitelli（Nexa3D 的联合创始人之一）和曾担任 XponentialWorks 技术总监的 Praveen Tummala 于 2021 年共同创立，总部位于北卡罗来纳州夏洛特市，研发中心设在意大利维琴察。
04
三者对比
这三套系统都致力于解决同一个核心问题——激光 SLA 技术在速度与质量之间的权衡——但它们各自从不同的工程方向入手。PSLA 270 保留了传统 SLA 的开放式树脂槽、顶向下的几何结构，并用双投影仪替代了激光，从而在提高速度的同时避免了与薄膜相关的变形问题。Form 4 保留了 mSLA/LCD 的倒置薄膜几何结构，但从头重建了剥离系统和光学系统，以消除薄膜打印通常带来的可靠性和质量损失。Axtra3D 的 HPS 则完全抛弃了“二选一”的思路，让投影仪和激光同时运行，在一个图层内让每种光源各自发挥其最擅长的作用。
与传统 SLA 相比，这三者都更快。与传统 DLP 相比，这三者都提供了更好的表面质量和边缘清晰度。PSLA 270 可扩展到中型的工业化生产，Form 4 定位于从专业原型到轻型生产的场景，而 Lumia X1 则定位于复杂零件的高通量生产——那些单纯依靠 DLP 的速度或单纯依靠 SLA 的质量都无法满足要求的应用场景。
