新的数据标准的出现,弥补了CAD数据和现代的3D打印技术之间的差距。2013年一款基于可扩展标记语言的增材制造格式标准(additive

manufacturing file format,AMF)被美国材料与试验协会(American society for testing and materials,ASTM)和国际标准化组织采纳为新的3D打印行业标准.对比仅能描述实体轮廓信息的STL格式,AMF标准可根据模型各个顶点法线或切线方向确定曲率的曲面三角形,在切片后还可对曲面三角形进行细分.加之通过空间坐标实现材料成分线性变化的梯度材料,以及颜色元素、微结构、排列方位等高级概念的引入,AMF格式精度大幅提升,数据冗余降低,工艺信息更加全面,文件体积减小,数据读取速度也有效得到提升.紧随其后,微软、Dassault Systemes、FIT AG/netfabb GmbH和Autodesk等行业巨头,于2015 年联合发布3D打印文件格式3MF格式文件,可用于CAD 软件、3D打印的硬件及软件,该格式文件可用于3D打印的整个过程。

2.2 喷射固化成型

 喷射固化成型(PolyJet)技术作为光固化成型技术的一种延伸,由Object Geomatries公司于2007年发布(目前已被Stratasys公司收购).Stratasys最推出基于PolyJet 技术的Objet500 Connex3 3D打印设备支持同一部件多种材料、多种颜色打印.如图4所示,使用阵列式喷头,在计算机控制下,喷嘴工作腔内的液态光敏树脂瞬间形成液滴,在压力作用下液滴喷射到基底的指定位置,并立即使用紫外线将其固化,薄层聚集在托盘上,形成精确的3D模型或零件,其层分辨率可达16μm,精度可达0.1mm.在悬垂部分或形状复杂需要支撑的部位,该3D打印设备还可喷射用手或水可轻松除去的凝胶状支撑材料. PolyJet 3D技术打印彩色多材料的特点,使透明和着色的半透明材料、刚性材料、橡胶类韧性材料以及专业光聚合物材料均可实现打印,在牙科、医疗以及消费产品行业有极广泛的应用.无独有偶,美国3D Systems 公司推出的Projet 5500X 3D打印机采用的是与PolyJet技术类似的原理,采用多喷头打印(multijet printing,MJP)技术.该技术可同时以多个色彩和明暗度(包括不透明、透明、黑色或白色)以及多种灰度进行打印.

2.3 面曝光快速成型

 随着快速成型设备对精度、速度等方面性能要求的提升,以及微光学元件技术的进步,基于掩膜成型工艺的面曝光快速成型技术在近些年得到了快速的发展.其成型原理是:零件的CAD模型经计算机切片处理后,生成可反映零件截面图形的切层数据,由该文件驱动动态视图生成器,特定波长的面光源照射动态视图生成器,经光路系统后,在光敏树脂表面形成指定的零件截面视图,可一次性实现整个零件层的固化.当该层零件截面生成后,工作台下移一个层厚,进行下一零件层的固化,此过程往复进行,直至完成整个零件制作完成.对比激光扫描式光固化成型技术,面曝光快速成型速度快、精度高,设备成本低,工艺简单. 因此,面曝光快速成型技术在用于微小零件制作的快速成型领域得到了迅速的发展.

 在成型精度方面,面曝光成型核心技术之一的数字光处理技术(digital light procession,DLP)对面曝光成型精度起到了决定性作用.据美国德州仪器公司介绍,该公司最新开发的DLP9000分辨率已由之前的1080P(1920×1080)提升至WQXGA(2560×1600),像素远远超过400万,这意味着面曝光成型精度在理论上可实现由目前的40~50μm向更高精度的飞跃.

 在打印速度方面,面曝光快速成型方式于2015年初取得了突破性进展,美国一家公司发明了全新的3D打印技术,可实现比目前普通3D打印设备快25~100倍的速度,打印东西如同科幻电影《终结者2》中爬起来的T-1000.该技术被称作连续液面制(continuous liquid interface production,CLIP)技术,如图5所示,利用氧可以阻止光敏树脂固化的特性,通过使池底树脂溶解氧,如此池底树脂只能保持液态,产生固化盲区,通过小心控制光与氧作用的平衡,CLIP技术可以使制件在树脂中连续地“生长”出来.该技术可使用的原料有硅氧树脂、橡胶、尼龙、陶瓷以及可降解生物材料等,极大地扩大了光固化成型的材料范围。

更多SLA三维打印介绍，请阅读光固化快速成型技术的进展及应用（三）；