3D 列印的原理與流程是什麼?完整解析與應用指南

3D 列印的基本原理

加法製造的概念

傳統製造多是「減法製造」(例如 CNC 切削),而 3D 列印則是「加法製造」(Additive Manufacturing):從無到有,逐層堆疊材料,最終完成三維結構。這種方式能減少材料浪費,並能製作複雜的幾何形狀。
來源:Lifewire

3D 模型與切片的關係

在開始列印前,你需要一個數位 3D 模型(.STL、.OBJ 檔等格式)。切片軟體(如 Cura、PrusaSlicer)會將模型「切成」一層一層的平面,並轉換成機器可讀的 G-code 指令。
來源:Ultimaker

常見成型技術:FDM 與 SLA

  • FDM 熱熔擠出:加熱塑料絲並擠出,逐層堆疊。

  • SLA 光固化:用雷射或光源硬化液態樹脂。
    來源:Formlabs


3D 列印的完整流程

步驟 1:模型設計

可以使用 CAD 軟體(如 Fusion 360、SolidWorks)自行設計模型,也可以從模型庫下載現成檔案(Thingiverse、Cults3D)。

步驟 2:切片設定

切片軟體負責設定列印參數:層高、速度、填充率、支撐結構等。這些設定會直接影響成品精度與強度。

步驟 3:列印過程

機器依照 G-code 指令,逐層擠出或固化材料。列印時間依大小與精度可從數十分鐘到數十小時不等。

步驟 4:後處理

  • FDM:移除支撐、打磨、噴漆。

  • SLA:酒精清洗、UV 固化、表面修整。
    來源:3Dnatives


不同技術流程的差異

FDM 工作流程特色

  • 設備成本低、維護簡單。

  • 適合功能零件與大型模型。

SLA 工作流程特色

  • 精度高、表面光滑。

  • 適合精細模型與小尺寸物件。


實際應用案例

工業原型製作

某家電子公司利用 FDM 進行原型測試,從設計到實體樣品僅耗時 48 小時,大幅縮短開發週期。

醫療器材模型

牙科診所使用 SLA 列印病患牙齒模型,能在當日完成,並直接用於製作牙套。


延伸閱讀與資源

官方指南與技術文件

教育與社群資源