為 SLA 而設計：壁厚、支撐、排液與後固化
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SLA 列印第一次失敗，通常出在四件事之一：壁厚低於 0.5 mm 在離型力下翹起、空心件少了 3 mm 排液孔導致內部困住一整杯未固化樹脂、25 度的懸空角在自重下下垂、後固化讓零件最長軸方向收縮 0.3% 至 0.6%。這些都不是罕見情境，在我們審視的首次 SLA 案件中大約一半都會出現，而且全部都是檔案進切片前就已經決定的設計選擇。
本文聚焦在「為 SLA 而設計」這件事：以雷射或 LCD 在液態樹脂中固化的製程，其良率主要由支撐、擺向、排液與後固化熱行為主導。我們不會重複比較 SLA、DLP、PolyJet 或樹脂材料家族——這部分請參考姊妹文章〈樹脂 3D 列印〉——而是專注在決定零件能否乾淨脫板的幾何決策。
為何 SLA 設計與 FDM 設計不同
FDM 是擠出製程：重力、跨距與 Z 接縫是主要限制。SLA 是剝離製程：每一層都要從離型膜或料槽底部被拉起，剝離力大小與該切層暴露的截面積成正比。與底板平行的寬大平面截面，受到最高剝離力；側立擺向的零件幾乎不受影響。這一條物理差異就足以改寫整份 DFM 檢核表。截面、支撐接觸點、排液路徑、後固化熱影響——每一項行為都和熔融沉積不同。
其推論是：SLA 設計無法與擺向分開決定。你無法在不知道零件如何擺放於料槽前就把特徵規格定下來，因為擺向會改變哪些面會留下支撐疤、哪些孔穴會困液、哪一軸承擔最大尺寸誤差。把擺向視為設計輸入，而不是切片時才補上的步驟。
SLA 專屬 DFM 限制
下列數值適用於使用 50 至 100 微米雷射光點或像素、列印一般工程樹脂的桌上型 / 工作台 SLA 系統，屬於保守預設值。韌性、彈性、高耐熱樹脂通常需要再增加 20% 至 40% 壁厚；陶瓷填充與失蠟鑄造樹脂需要較高的支撐密度。關鍵設計動作： 先鎖定擺向，再以擺向（而非 CAD 軸向）逐一檢查每一片壁、每一個孔、每一處懸空。
| 特徵 | 最小值 | 建議值 | 低於最小值的失敗原因 |
|---|---|---|---|
| 無支撐壁 | 0.5 mm | 0.8 至 1.2 mm | 剝離力會把壁從支撐上撕下 |
| 有支撐壁 | 0.4 mm | 0.6 mm | 重塗時抖動，列印出波紋 |
| 貫穿孔直徑 | 0.5 mm（垂直） | 1.0 mm | 未固化樹脂塞住孔，後固化時封死 |
| 浮凸文字高度 | 0.4 mm | 0.6 mm | 可列印但後固化膨脹後失去清晰度 |
| 凹刻文字深度 | 0.4 mm | 0.6 mm | 樹脂積在凹槽，後固化時被填平 |
| 無支撐懸空 | 距垂直 30 度 | 45 度 | 下一層尚未鎖定前就因自重下垂 |
| 無支撐跨距 | 1.0 mm | 避免，請加支撐 | 下垂超過 0.2 mm，列印成下凹曲線 |
| 空心件排液孔 | 3.0 mm | 4 至 5 mm | 困液後固化封閉，殼體變形 |
支撐設計與擺向取捨
SLA 支撐有四個任務：對抗剝離力把零件錨定住、避免懸空下垂、把固化時的局部熱量導走，以及決定哪一面會留下外觀疤痕。接觸密度是最常被調校的單一參數：太疏會在列印中途斷掉，太密則後處理時間與表面損傷急遽上升。大多數切片器會把接觸密度設為小 / 中 / 大三檔，尖端直徑落在 0.4 至 0.8 mm。
| 支撐策略 | 接觸密度 | 表面代價 | 適用情境 |
|---|---|---|---|
| 輕量美觀型 | 0.4 mm 尖端，稀疏 | 低；研磨並再固化可消疤 | 展示件、珠寶母模、鏡座 |
| 標準工程型 | 0.6 mm 尖端，中等 | 中；可見疤痕但可填補 | 功能性治具、歧管 |
| 重載 / 高件型 | 0.8 mm 尖端，密集 | 高；需返工或隱藏該面 | 100 mm 以上高件、高密度樹脂 |
| 內部晶格支撐 | 系統產生樹枝 | 痕跡留於隱蔽面 | 懸臂、建築懸空 |
| 手繪筏式肋條 | 使用者自繪 | 設計內建特徵 | 失蠟件、芯件 |
擺向是剝離力、支撐覆蓋面、Z 軸尺寸誤差三者的拉鋸。平放可縮短 Z 高度（列印快），但剝離力最大，平面易出現分層帶。立放可降低剝離力但 Z 高度倍增，最差尺寸誤差會堆積在最長尺寸上。大多數工程件折衷於 15 至 30 度傾角。
空心件的排液策略
把零件挖空以節省樹脂是常見做法，但密閉空心是陷阱。封閉殼體內的未固化樹脂並不會失去光反應性；後固化時 UV 穿過薄壁仍會讓困住的樹脂池部分固化，由此引發的收縮會使殼體變形或開裂。每個空心都需要至少一個排液孔，最好兩個——擺向最低點開入口、最高點開出氣孔。
| 空心體積 | 單一排液孔 | 入口+出氣雙孔 | 備註 |
|---|---|---|---|
| < 5 cm3 | 3 mm | 可選 | 可離心或搖晃排出 |
| 5 至 30 cm3 | 4 mm | 建議 3 mm + 3 mm | 以 IPA 由入口沖洗 |
| 30 至 100 cm3 | 5 mm | 必須 4 mm + 4 mm | 建議使用負壓 |
| > 100 cm3 | 6 mm | 必須 5 mm + 5 mm | 考慮分件後再黏接 |
因應後固化尺寸變化的設計
從 SLA 平台取下的「綠件」固化率約 80% 至 95%，剩餘固化發生於 40 至 60 度的 UV 後固化箱中，零件會在此步驟收縮。一般收縮量 XY 約 0.3%、Z 約 0.6%，但具方向異向性：層界面最多的長軸收縮較多。對 100 mm 長的零件，必須預留 0.3 至 0.6 mm 的尺寸變化，靠補償或公差吸收。
孔向內縮、凸台向外縮、槽寬向中線縮。若零件有壓配金屬銷孔，請按列印擺向把孔徑放大 0.4%；若是外凸配合台，則縮小 0.4%。質量效應同樣重要：同一零件上 20 mm 厚的塊體比 5 mm 厚的肋條在後固化中保溫更久，收縮也更大。
把樹脂選擇當作設計決策
我們不在此重述〈樹脂 3D 列印〉文章中的樹脂家族比較，但設計上的影響值得獨立談。韌性與耐用樹脂需比標準樹脂壁厚再加 30%。彈性樹脂無法支撐薄懸空。失蠟鑄造樹脂後固化收縮為兩倍，但失蠟乾淨。高耐熱樹脂需要熱後固化，會再帶來尺寸變化。請在鎖定幾何之前就決定樹脂，而不是事後補。
應用：三個 SLA 為先的設計案例
印章戒的失蠟鑄造母模
珠寶師要鑄造一枚 14 mm 18k 金印章戒，戒面需 50 微米文字、肩部壁厚僅 0.6 mm。SLA 設計選擇：將戒面以 30 度傾斜，讓刻字面朝上無支撐列印；戒環內側挖空，於內冠開 3 mm 出氣孔；使用含蠟失蠟樹脂。戒環壁厚保持 0.8 mm，以免燒結時開裂。後固化時間降至標準的 60%，避免內徑因收縮而縮小。
原型相機的鏡座
相機原型需四元件鏡筒，含兩道 M30 x 0.5 螺紋與正負 0.05 mm 內法蘭公差。鏡筒側立列印，使螺紋落在尺寸誤差最小的 X-Y 平面成形，法蘭面朝上以避免光學座留下支撐疤。內孔放大 0.4% 以補償徑向收縮。螺紋牙頂保留 0.1 mm 平頂，避免後固化膨脹後鎖死。
1:200 比例的建築懸臂模型
1:200 比例、列印長度 60 mm 的懸臂屋頂模型，外觀需一體成型且列印不可下垂。懸臂沿 Z 軸並與垂直夾 25 度擺放，使下方可由樹枝形內支撐觸及，僅接觸下緣邊。屋面以 0.8 mm 殼厚列印，內部以 5 mm 間距加肋強化，挖空一半樹脂用量，並由柱礎下方隱藏的 4 mm 孔排液。後固化時間延長 30%，因為肋條增加熱質量。
該做與不該做
| 該做 | 不該做 |
|---|---|
| 在鎖定尺寸前決定擺向 | 把 CAD 直接丟給切片器讓它自行決定擺向 |
| 每個空心至少開一個 3 mm 排液孔 | 為了外觀好看而把空心封死 |
| 在列印方向上把孔放大 0.3% 至 0.6% | 用 CAD 名目尺寸列印壓配孔，期待後固化剛好 |
| 把支撐疤刻意藏在指定的 B 面 | 把最重要的外觀面朝下貼平台列印 |
| 在定壁厚之前先選樹脂家族 | 用標準樹脂設計，事後再換成韌性或彈性樹脂 |
| 薄壁與垂直方向夾 15 至 30 度 | 薄壁完全平貼於平台列印 |
常見錯誤對照表
| 錯誤 | 症狀 | 修正 |
|---|---|---|
| 壁厚低於 0.5 mm 且平放 | 分層帶、表面波紋 | 傾斜 20 度，加厚至 0.8 mm |
| 密閉空心 | 後固化殼體開裂 | 加 4 mm 入口 + 3 mm 出氣 |
| 壓配孔用名目尺寸 | 後固化後銷件壓不進 | 孔徑放大 0.4% |
| 凹刻文字 0.2 mm 深 | 文字被填平消失 | 加深至 0.6 mm |
| 懸臂與垂直夾 20 度 | 下方下垂、層階 | 加支撐或轉至 35 度 |
| 未標 B 面 | 支撐疤落於可視面 | 切片時標註 B 面並朝平台 |
請把這份清單當作匯出 STL 前的最後關卡。多數團隊會列印貼在機台旁；我們也看過直接寫成切片器預檢註解，與擺向截圖一起出現在列印報告中。
列印前檢核清單
- 切片前已鎖定擺向並標出 B 面
- 所有無支撐壁在列印方向上達 0.5 mm 以上
- 每個空心都依體積開有 3 至 6 mm 排液孔
- 懸空角大於垂直 30 度或已加支撐
- 孔徑已依列印軸向補償後固化收縮
- 浮凸 / 凹刻文字至少 0.4 mm 起伏或深度
- 已選定樹脂家族並據此調整壁厚
- 支撐接觸密度與表面等級（外觀 / 功能）匹配
設計要點
SLA 會回報那些把擺向、排液與後固化當作上游設計輸入、而非下游切片設定的設計師。我們在審視中看到的最大良率提升，往往來自先鎖定擺向再定特徵尺寸、並對每個空心預設加排液孔的團隊。這兩項在 CAD 中幾乎不花時間，卻能救回整批失敗件。
若本文數值與樹脂供應商的資料表衝突，請以資料表為準——供應商對自家材料的特性掌握遠比通用指南精確。本文的功能是讓你知道該查哪些數字、它們會在哪裡咬人。