光固化3D打印(Vat Photopolymerization)是增材制造领域中最早实现商业化、也是当前精度最高的技术路线之一。
 
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光固化3D打印

 

它利用特定波长的光源照射液态光敏树脂,引发光聚合反应使其从液态转变为固态,逐层堆叠成型。FDM,SLS工艺各有优缺点。

 

FDM、SLA 与 SLS:比较丝材、树脂和粉末 3D 打印机

 

 

熔融沉积成型(FDM

立体光固化(SLA

选择性激光烧结(SLS

分辨率

★★☆☆☆

★★★★★

★★★★☆

精确度

★★★★☆

★★★★★

★★★★★

表面光洁度

★★☆☆☆

★★★★★

★★★★☆

产量

★★★☆☆

★★★★☆

★★★★★

设计复杂度

★★★☆☆

★★★★☆

★★★★★

易用性

★★★★★

★★★★★

★★★★☆

 

以下从技术原理、材料体系、主要生产企业等维度对光固化工艺展开详解。

 

技术原理与核心机制


光固化3D打印的学名为“光致聚合物立体光刻成型技术”,其核心在于“光诱导聚合”这一化学反应。设备所使用的材料是光敏树脂一种对特定波长紫外光(通常为365nm至405nm)高度敏感的液态材料。

 

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当紫外光照射到树脂表面时,树脂中的光引发剂吸收光能后分解产生活性自由基,进而引发单体分子快速连接和交联,使树脂在极短时间内从液态转变为固态。

 

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整个打印过程在一个装有液态光敏树脂的料槽中完成。构建平台下降至液面以下,仅留下一层极薄的树脂(通常为0.025至0.1毫米),光源按照数字模型第一层截面的图案精准照射,被照射的区域瞬间固化,未被照射的部分保持液态。

 

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第一层固化后,平台移动一定距离,新的液态树脂流入,光源继续照射下一层。这一“固化-移动-再固化”的过程逐层重复,最终形成完整实体模型。

 

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该技术最早由3D Systems公司于1988年推出首款商用立体光刻打印机SL-1,距今已有30余年发展历史,先后衍生出SLA、DLP、LCD、CLIP、MJP、双光子3D打印等多种技术分支

 

三大主流技术路线对比


根据光源类型和成像方式的不同,目前主流的光固化3D打印机主要分为SLA、DLP、LCD三条技术路线。

 

图片 光固化3D打印技术路线对比

 

1 SLA(立体光刻)


SLA是光固化技术中最早实现商业化的路线,使用紫外激光束作为光源,通过振镜系统控制激光光斑在树脂表面逐点扫描,按照模型截面的轮廓进行绘制。由于激光光斑可以做到非常精细,SLA在细节还原能力上表现突出,非常容易实现平面精度100微米。

 

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优势精度极高,表面质量优秀,可加工大型高精度原型和模具,工业应用范围广泛。

 

劣势主要成本来自高精度激光器和振镜系统,设备价格较高;点扫描方式导致成型速度相对较慢。

 

2 DLP(数字光处理)


DLP技术采用数字微镜器件(DMD)将整层图像一次性投射到树脂表面,实现面曝光固化这种“面曝光”方式与SLA的“点扫描”有着本质区别,成型速度通常比SLA提升30%以上,兼顾速度和精度,适用于小批量生产中小型精密零件。

 

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优势成型效率高,精度表现优秀,成本相对可控。典型设备如Formlabs Form 3系列,具有出色的打印质量和易用性。

 

劣势在大幅面成型时,由于投影边缘的光学畸变,精度一致性可能受影响;设备核心组件DMD芯片成本较高。

 

3 LCD(液晶显示掩膜)


LCD技术利用液晶屏作为“蒙版”来控制紫外光的通过,背光光源透过聚光镜和菲涅尔镜使光线垂直照射到LCD屏,LCD屏的成像显示透过屏幕照射到光敏树脂上并被固化成对应的图案固化层。

 

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优势设备成本极低,仅为DLP设备的几十分之一。研究表明,LCD打印机与价格高出40倍的DLP打印机在保真度和精度上差异很小,是桌面和小型牙科设备的主流选择。

 

劣势液晶屏寿命有限,需要定期更换;长期使用后精度可能有所下降;部分SLA专用树脂可能兼容性不佳。

 

树脂类的三条路之间没有绝对的高下之分——SLA守着精工细作的地盘,DLP主攻效率和精度的平衡,LCD则把选择权交到了个人用户手里。从成本结构来看,SLA设备主要成本来自高精度激光器和振镜系统,LCD则把成本压到了极致,而DLP介于两者之间。

 

材料体系:光敏树脂


光敏树脂是光固化3D打印的核心耗材,由低聚物、光引发剂和活性稀释剂等组成,其组成直接影响3D打印产品的性能。

 

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光敏树脂的预聚体主要有丙烯酸酯化环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯和多硫醇/多烯光固化树脂体系几类。其中:

 

·自由基型丙烯酸酯光敏性通常优于阳离子型环氧树脂,固化速度快(数秒至数十秒),但聚合时收缩率较大(约5%-10%),制造的零件易翘曲变形。

 

·阳离子型环氧树脂固化速度较慢(数十秒至数分钟),但收缩率较低,硬度和附着力优异。环氧丙烯酸酯兼具两者优点,硬度和附着力出色。

 

当前光敏树脂的研究重点包括纳米材料改性、生物基光敏树脂开发,以及在柔性电子和生物医学领域的应用拓展。增韧改性方法包括物理和化学增韧等,旨在解决光固化树脂脆性大、抗冲击性差等固有缺陷。

 

外资光固化3D打印机生产企业


1. 3D Systems(美国)

 

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3D Systems成立于1986年,是SLA技术的发明者,主营业务涵盖塑料及金属3D打印机、材料、软件及专业服务,打进技术覆盖SLA、MJP、DLP Figure 4、粘结剂喷射、金属激光粉末床熔融等多种技术路线,光固化相关产品包括ProJet系列工业级SLA打印机。

 

公司创始人Charles Hull 1984 年申请了“立体光固化成型设备”的专利。此次申请历史意义重大,标志着这项技术的正式备案,而该技术日后成了增材制造行业的基石。


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“立体光固化成型设备”的专利

 

1986 年,Chuck Hull 与合作伙伴联合创立了 3D Systems,实现了专利技术的商业化。同年,3D Systems 成为全球首家 3D 打印企业。

 

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2025年11月,该公司在Formnext展会上推出SLA 825 Dual大型框架立体光刻打印机,构建体积达830×830×550 mm,较前代增大20%,采用双激光架构,主要面向汽车、Formula 1、航空航天及服务局等高性能行业,首批设备于2025年12月开始发货。同期还发布了ArrayCast熔模铸造解决方案和Accura SbF、Accura Xtreme Black两款SLA材料。

 

公司网站为:https://www.3dsystems.com/ 

 

2.Formlabs(美国) 

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Formlabs成立于2011年,主营专业级桌面SLA和SLS 3D打印机的研发与制造,光固化相关产品包括Form系列桌面SLA打印机(Form 4、Form 4B)及超过45种专用树脂材料。2025年公司营收突破2.5亿美元,自由现金流利润率高于10%,已连续盈利超过两年,客户累计打印零件超过5亿个。

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同年4月推出Form 4桌面树脂3D打印机,售价4,499美元,多数项目打印时间低于两小时,垂直打印速度可达100 mm/h。第四季度Fuse系列SLS打印机同比增长超过25%,大型SLA系统和齿科产品线也创下历史新高。

 

公司网站为:https://formlabs.com/ 


3.Stratasys(美国/以色列)


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Stratasys成立于1989年,主营聚合物3D打印解决方案,提供FDM、PolyJet、P3 DLP、SLA等多种增材制造技术解决方案,,服务于航空航天、医疗、教育等领域。光固化相关产品包括PolyJet系列、Origin P3 DLP平台及NEO SLA系列打印机。

 

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Form4  SLA 3D打印机

 

2025年公司推出PolyJet J850 Core打印机,专注于功能性原型制作,支持刚性、柔性和透明材料以及PolyJet ToughOne材料。在RAPID + TCT 2025展会上首次展出Neo800+立体光刻打印机和PolyJet ToughOne材料。

 

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SLA打印

 

公司还联合信越化学推出P3 Med Silicone 25A生物相容性硅胶材料,用于助听器、CPAP面罩、矫形器和假肢等患者定制医疗器械。

 

公司网站为:https://www.stratasys.com/ 

 

4.Carbon(美国)


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Carbon成立于2013年,通过CLIP和DLS技术为制造业提供高性能聚合物部件的批量生产解决方案,光固化相关产品为M系列打印机(M1、M2)。


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公司CLIP(连续液面生产)技术实现了树脂3D打印的速度与质量突破,每周通过其安装设备生产超过100万个定制终端零件

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2025年11月公司完成6000万美元新一轮融资,由现有投资者红杉资本、银湖资本、阿迪达斯、Baillie Gifford等领投,累计融资额接近7亿美元。CEO DeSimone表示公司预计在12至24个月内启动IPO,并透露正在开发一项“全新”的3D打印技术。

 

官方网站:https://www.carbon3d.com/ 

 

5.DWS Systems(意大利)


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DWS Systems成立于2007年,总部位于意大利,设计制造专业级SLA 3D打印系统、软件及专用材料,专注于珠宝、牙科和工业领域,光固化产品线包括XCELL工业级系列、XPRO高性能工业级系列和DW紧凑型专业级系列。

 

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SLA技术可实现超薄层厚和高尺寸稳定性的大型模型制造。XPRO QL型号的成型尺寸为300×300×500 mm,适用于大批量生产场景。


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公司网站为:https://www.dwssystems.com/ 

 

6.Prodways Group(法国)


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Prodways Group成立于2013年,总部位于法国,主营专业和工业3D打印解决方案,光固化相关产品基于专有的MOVINGLight® DLP技术,包括DENTAL PRO系列牙科3D打印机和CERAM PRO陶瓷3D打印机。

 

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Prodways Machines’ Dental 3D Printers

 

2025年3月,公司在科隆国际牙科展(IDS 2025)上推出DENTAL PRO自动化生产线,旨在为牙科实验室和隐形矫治器制造商实现全自动化生产。DENTAL PRO打印机配合PLASTCure Model 320树脂,可在两个多小时内生产多达45个模型,层厚为100 µm。

 

公司网站为:https://www.prodways-group.com/en  

 

7.EnvisionTEC / ETEC(美国/德国)

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EnvisionTEC / ETEC成立于2002年,主营专业级3D打印解决方案,涵盖DLP和cDLM等技术公司当前提供40多款基于6种不同技术的打印机,用于根据数字设计文件打印实物。

 

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光固化相关产品包括采用cDLM技术的Envision One和Einstein DLP打印机系列。


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2025年,其牙科产品组合(包括专利、商标、材料等)被SprintRay收购。

 

公司网站为: www. envisiontec.com

 

8.Asiga(澳大利亚) 

 

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Asiga成立于2011年,总部位于澳大利亚,制造精密3D打印机和材料,为牙科、听力、珠宝和微流控等行业提供数字化制造方案。

 

光固化产品线包括MAX系列、PRO2系列和Ultra等DLP 3D打印机及Asiga Cure固化设备。

 

2025年公司在IDS展会上推出PrintPods材料胶囊,可在牙科椅旁直接快速3D打印牙冠、嵌体、高嵌体和贴面等修复体。同年还发布了适用于Max和Ultra打印机的Crown Kits快速切换套件,用于椅旁和技工室的冠桥制造。

 

公司网站为https://www.asiga.com/ 


9.B9Creations(美国)

 

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B9Creations成立于2005年,总部位于美国南达科他州,为医疗、珠宝和娱乐等行业提供高精度增材制造解决方案。


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光固化相关产品包括B9 Core系列高精度3D打印机和B9 Dent牙科系列。


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2025年6月,公司与汉高合作完成LOCTITE 3D 3843 Black光聚合物树脂在B9 Core系列5和6平台上的全面验证,推动工业批量生产应用。同年与Black Hills Works合作,利用3D打印技术为残障人士定制辅助设备。

 

公司网站为:https://www.b9c.com/ 

 

10.Zortrax(波兰)


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Zortrax成立于2011年,总部位于波兰,提供桌面3D打印机、专用丝材和树脂以及Z-SUITE软件,光固化相关产品为Inkspire系列UV LCD 3D打印机及配套固化站。

 

2025年公司进行战略转型,重点转向工业3D打印和数字化工作流程,Inkspire和Inkspire 2打印机在牙科模型、珠宝样品和电子原型等高细节分辨率应用领域继续发挥作用。

 

公司网站为:https://www.zortrax.com  

 

11.SprintRay(美国)


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SprintRay成立于2014年,专注于数字化齿科,提供一站式椅旁3D打印解决方案,光固化相关产品包括Pro系列齿科3D打印机和Midas双材料牙科3D打印机。


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2025年公司收购了EnvisionTEC/ETEC的牙科产品组合,新增超过200项专利。Midas打印机可在45分钟内完成椅旁牙冠制作,同时推出SportsGuard树脂和Direct Print Retainer树脂等新材料。

 

公司网站为https://sprintray.com/ 


12.Nanoscribe(德国)

 

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Nanoscribe成立于2007年,总部位于德国,基于双光子聚合(2PP)技术提供高精度微纳3D打印设备,光固化相关产品为Quantum X系列(align、litho、shape、bio),最小特征尺寸可达100纳米。


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2025年12月,公司在上海正式启用Quantum X示范实验室,Quantum X align系统投入运营,使中国客户能够体验新一代双光子对准光刻技术。同年公司系统销量突破400台。

 

公司网站为https://www.nanoscribe.com/en/ 

 

13.Microlight3D(法国)


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Microlight3D成立于2016年,总部位于法国,从事3D微打印和无掩模光刻,利用双光子聚合技术为微流控、微光学和医疗设备创建微结构。

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光固化相关产品包括Smart Print UV无掩模光刻设备和基于2PP技术的高分辨率3D打印系统。


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Smart Print UV 技术特点

 

公司与Eden Tech合作,将Smart Print UV与FLUI’DEVICE平台结合,为医疗保健和诊断领域的微流控设计提供解决方案。

 

公司网站为:https://www.microlight3d.com/ 


14.UpNano(奥地利)


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UpNano成立于2018年,总部位于奥地利,制造高分辨率2PP 3D打印机,光固化相关产品为NanoOne系列2PP 3D打印机,具备亚100纳米分辨率和自适应分辨率技术。

 

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2025年公司通过与中国合顺科技合作正式进入中国市场,并设立演示实验室。

 

公司网站为:https://www.upnano.com/ 


15.Heidelberg Instruments(德国) 

 

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Heidelberg Instruments成立于1984年,总部位于德国,为微纳制造提供光刻系统和解决方案。


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光固化相关产品为MPO 100多用户工具,结合了100纳米分辨率的3D光刻和结构高度超过1厘米的3D微打印能力,应用于生物技术和医学工程领域的微流控和纳米流体结构图案化。

 

公司网站为:https://heidelberg-instruments.com/ 

 

在光固化3D打印领域,前沿技术领域主要是双光子3D打印研究,多家企业在此领域取得进展,包括Nanoscribe(德国,全资子公司纳糯三维科技在上海运营)、Microlight3D(法国)、Heidelberg Instruments(德国)、UpNano(奥地利)等。

 

2025年全球双光子聚合3D打印市场规模约0.8亿美元,预计2032年将达到2.58亿美元,年复合增长率18.4%

 

作者 808, ab