典型RP：第2章 光固化快速成型(SLA)工艺

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1、第2章光固化快速成型工艺快速成型与快速模具制造技术及其应用光固化快速成型工艺，也常被称为立体光刻成型，英文的名称为StereoLithography，简称SL或SLA（StereoLithographyApparatus），该工艺是由CharlesHull于1984年获得美国专利，是最早发展起来的快速成型技术。自从1988年3DSystems公司最早推出SLA商品化快速成型机SLA-250以来，SLA已成为目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成型工艺方法。它以光敏树脂为原料，通过计算机控

2、制紫外激光使其凝固成型。这种方法能简捷、全自动地制造出表面质量和尺寸精度较高、几何形状较复杂的原型。1光固化快速成型工艺的基本原理和特点2光固化快速成型材料及设备3光固化成型的工艺过程4光固化成型的精度及效率5微光固化快速成型制造技术35第2章光固化快速成型工艺图2-1光固化快速成型工艺原理液槽中盛满液态光敏树脂，氦－镉激光器或氩离子激光器发出的紫外激光束在控制系统的控制下按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。一层固化完毕后，工作台

3、下移一个层厚的距离，以使在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后进行下一层的扫描加工，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至整个零件制造完毕，得到一个三维实体原型。2.1光固化成型的基本原理2-1光固化快速成型工艺的基本原理和特点因为树脂材料的高粘性，在每层固化之后，液面很难在短时间内迅速流平，这将会影响实体的精度。采用刮板刮切后，所需数量的树脂便会被十分均匀地凃敷在上一叠层上，这样经过激光固化后可以得到较好的精度，使产品表面更加光滑和平整。图2-2光固化成型

4、制造过程中残留的多余树脂2-1光固化快速成型工艺的基本原理和特点图2-3吸附式涂层结构吸附式涂层机构在刮板静止时，液态树脂在表面张力作用下，吸附槽中充满树脂。当刮板进行涂刮运动时，吸附槽中的树脂会均匀涂敷到已固化的树脂表面。此外，涂敷机构中的前刃和后刃可以很好地消除树脂表面因为工作台升降等产生的气泡。2-1光固化快速成型工艺的基本原理和特点2.2光固化成型技术的特点优点：成型过程自动化程度高SLA系统非常稳定，加工开始后，成型过程可以完全自动化，直至原型制作完成。尺寸精度高SLA原型的尺寸精度可以达到±0.

5、1mm。优良的表面质量虽然在每层固化时侧面及曲面可能出现台阶，但上表面仍可得到玻璃状的效果。可以制作结构十分复杂的模型、尺寸比较精细的模型可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型制作的原型可以一定程度地替代塑料件2-1光固化快速成型工艺的基本原理和特点缺点：制件易变形成型过程中材料发生物理和化学变化较脆，易断裂性能尚不如常用的工业塑料设备运转及维护成本较高液态树脂材料和激光器的价格较高使用的材料较少目前可用的材料主要为感光性的液态树脂材料液态树脂有气味和毒性，并且需要避光保护，以防止提前发生聚合反

6、应，选择时有局限性需要二次固化经快速成型系统光固化后的原型树脂并未完全被激光固化。2-1光固化快速成型工艺的基本原理和特点1光固化快速成型工艺的基本原理和特点2光固化快速成型材料及设备3光固化成型的工艺过程4光固化成型的精度及效率5微光固化快速成型制造技术35第2章光固化快速成型工艺2.2.1光固化快速成型材料1.光固化材料优点及分类光固化材料是一种既古老又崭新的材料，与一般固化材料比较，光固化材料具有下列优点：（1）固化快可在几秒钟内固化，可应用于要求立刻固化的场合。（2）不需要加热这一点对于某些不能耐热

7、的塑料、光学、电子零件来说十分有用。（3）可配成无溶剂产品使用溶剂会涉及到许多环境问题和审批手续问题，因此每个工业部门都力图减少使用溶剂。（4）节省能量。各种光源的效率都高于烘箱。（5）可使用单组分，无配置问题，使用周期长。（6）可以实现自动化操作及固化，提高生产的自动化程度，从而提高生产效率和经济效益。2-2光固化快速成型材料及设备用于光固化快速成型的材料为液态光固化树脂，或称液态光敏树脂。光固化树脂材料中主要包括齐聚物、反应性稀释剂及光引发剂。根据光引发剂的引发机理，光固化树脂可以分为三类：自由基光固化

8、树脂、阳离子光固化树脂、混杂型光固化树脂。(1)自由基光固化树脂主要有三类：①环氧树脂丙烯酸酯：该类材料聚合快、原型强度高但脆性大且易泛黄；②聚酯丙烯酸酯，该类材料流平性较好，固化质量也较好，成型制件的性能可调范围较大；③聚氨酯丙烯酸酯，该类材料生成的原型柔顺性和耐磨性好，但聚合速度慢。2-2光固化快速成型材料及设备(2)阳离子光固化树脂主要成分为环氧化合物。用于光固化工艺的阳离子型齐聚物和活性稀释剂通常为环氧树