光固化快速成型工艺过程分析及应用
2.第2章 快速成型技术及其在铸造中的应用解析
第2章快速成型技术及其在铸造中的应用2.1 引言快速成型（Rapid Prototyping-RP）技术是国际上新开发的一项高科技成果，简称快速成型技术。
它的核心技术是计算机技术和材料技术。
快速成型技术摒弃了传统的机械加工方法，根据CAD生成的零件几何信息，控制三维数控成型系统，通过激光束或其它方法将材料堆积而形成零件的。
用这种方法成型，无需进行费时、耗资的模具或专用工具的设计和机械加工，极大地提高了生产效率和制造柔性。
从制造原理上讲，快速成型（RP）技术一改“去除”为“堆积”的加工原理，给制造技术带来了革命性的飞跃式发展。
基于RP原理的快速制造技术经十几年的发展，在创新设计、反求工程、快速制模各方面都有了长足的进步。
RP技术的应用可大大加快产品开发速度，缩短制造周期，降低开发成本。
现代市场竞争的特点是多品种、小批量、短周期，要求企业对市场能快速响应并不断推出新产品占领市场，如新型电话机的市场寿命仅6个月，又如台湾和日本摩托车行业，每三个月就推出一种新型摩托车投入市场，摩托车几万辆就需改型。
二十世纪九十年代以来，在信息互联网支持下，由快速设计、反求工程、快速成形、快速制模等构成的快速制造技术取得很大进展。
快速成形技术最早产生于二十世纪70年代末到80年代初，美国3M公司的Alan J. Hebert(1978)、日本的小玉秀男(1980)、美国UVP公司的Charles W. Hull(1982)和日本的丸谷洋二(1983)，在不同的地点各自独立地提出了RP的概念，即用分层制造产生三维实体的思想。
Charles W. Hull 在UVP的继续支持下，完成了一个能自动建造零件的称之为Stereolithography Apparatus (SLA)的完整系统SLA-1，1986年该系统获得专利，这是RP发展的一个里程碑。
同年，Charles W. Hull和UVP的股东们一起建立了3D System公司。
紫外光固化3d打印快速成型工艺的原理及优势
紫外光固化3d打印快速成型工艺的原理及优势随着科技的不断进步，3D打印技术已经成为了现代制造业中的一项重要技术。
其中，紫外光固化3D打印技术以其高效、精确和灵活的特点，成为了广泛应用的一种快速成型工艺。
本文将介绍紫外光固化3D打印的原理及其优势。
紫外光固化3D打印技术是一种利用紫外光照射液态光敏物质，通过逐层固化构建物体的制造方法。
其原理基于光敏物质的特性，即在紫外光的照射下，光敏物质会发生光化学反应，从而使其从液态转变为固态。
在3D打印过程中，首先需要将设计好的模型转化为3D打印机可识别的文件格式，然后通过3D打印机将光敏物质逐层喷射或涂覆在工作台上。
接下来，紫外光束会按照预设的路径照射到光敏物质上，使其发生固化反应。
随着每一层的固化完成，工作台会逐渐下降，以便进行下一层的打印。
最终，通过逐层堆积，一个完整的3D打印物体就会被制造出来。
紫外光固化3D打印技术相比于传统的制造方法具有许多优势。
首先，它具有高效的特点。
传统的制造方法通常需要制作模具或工装，而紫外光固化3D打印技术可以直接将设计好的模型转化为实体，无需额外的制造过程。
这大大缩短了制造周期，提高了生产效率。
其次，紫外光固化3D打印技术具有高精度。
由于紫外光束的直径可以控制在几十微米甚至更小的范围内，因此可以制造出非常精细的结构和复杂的形状。
这对于一些需要高精度的领域，如医疗器械和航空航天部件的制造，具有重要意义。
此外，紫外光固化3D打印技术还具有较高的材料选择性。
不同的光敏物质可以用于制造不同性能和功能的物体，如硬度、透明度、耐热性等。
这使得紫外光固化3D打印技术在各个领域都有广泛的应用前景。
除了上述优势，紫外光固化3D打印技术还具有一些其他的特点。
首先，它可以实现快速原型制作。
在产品开发的早期阶段，通过3D打印可以快速制作出样品，以便进行功能测试和外观评估。
这大大缩短了产品开发周期，降低了开发成本。
其次，紫外光固化3D打印技术还可以实现个性化定制。
光固化快速成型实验指导书
光固化快速成型实验指导书1.实验目的快速成型（Rapid Prototyping）技术是20世纪80年代后期发展起来的一种新型制造技术，是近20年制造技术领域的一次重大突破。
通过实验使学生对快速成型技术的成型过程有较生动的理解，以及了解快速成型技术的应用。
2.实验仪器与设备（1）UG、3DMAX、CATIA、SOLIDWORKS等三维造型软件。
（2）数据处理部分主要使用光固化快速成形系统数据准备软件Rp Data对三维模型进行加支架、分层；（3）采用的SLA成型设备是西交大SLA（XJRP）激光快速成型机，型号为SPS450B，如图2-2；它采用高精密聚焦系统，在整个工作面上光斑直径<0.15mm，采用伺服电机、精密丝杠组成闭环控制系统，使Z向升降台重复定位精度达到±0.05mm；采用超高速扫描器，激光扫描速度可达到8m/s，制作速度可达到60g/h，特别适合于企业及激光快速成型服务中心。
SPS系列激光快速成型机成型效率高，适宜汽车等大型物件成型。
其技术参数如下表3-1。
表3-1 SLA技术参数图3-2 激光快速成型机3.实验原理光敏树脂液相固化成型（SLA—Stereolithography Apparatus）光敏树脂液相固化成形又称光固化立体造型或立体光刻。
其工作原理如下图所示。
由激光器发出的紫外光，经光学系统汇集成一支细光束，该光束在计算机控制下，有选择的扫描液态光敏树脂表面，利用光敏树脂遇紫外光凝固的机理，一层一层固化光敏树脂，每固化一层后，工作台下降一段精确距离，并按新一层表面几何信息使激光扫描器对液面进行扫描，使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上，如此反复，直至制作生成一个零件实体模型。
激光立体造型制造精度目前可达±0.1mm,主要用作为产品提供样品和实验模型。
图3-3 光固化原理4.实验内容与步骤4.1 三维模型制作用CAXA、UG、等三维造型软件制作任意加工零件。
典型RP第章光固化快速成型SLA工艺
典型RP第章光固化快速成型SLA工艺快速成型技术（Rapid Prototyping Technology, RP）是指通过计算机辅助设计（CAD）系统对实体物体进行实时建模，并将模型信息传输至快速成型机，通过多种加工工艺制造出具有相应物理属性的实体模型，通常用于产品设计原型开发。
光固化快速成型技术（Stereolithography Apparatus, SLA）是快速成型技术中的一种，它首先通过计算机模型生成薄切片图像，然后将这些图像逐层投影到液化光敏树脂上，并利用紫外线光束再次照射树脂，使树脂分子之间发生化学反应，固化成具有形状和特定性质的固态物体。
SLA工艺是快速成型技术中的一种高精度加工工艺，能够制造出繁琐的空间精细构形，具有许多优越的特性，例如精度高、速度快、制造出的模型表面光滑、具有复杂的内部空腔结构等。
SLA工艺的基本流程SLA工艺的基本流程可以分为以下几个步骤：1.制作CAD模型：首先，需要利用计算机辅助设计（CAD）软件，制作出需要制造的实体模型。
2.制作STL文件：需要将CAD模型转化成为STL文件，STL文件实质上是将CAD模型切割成为不同的图层，在SLA加工时可以依次加工每个图层从而形成最终模型。
3.对STL文件进行切片处理：依据预设的SLA加工参数，将STL文件进行切片处理。
4.进行SLA加工：将切片后的图像逐层投影到液化光敏树脂上，并利用紫外线光束固化树脂，得到最终的实体模型。
需要注意的问题SLA工艺在加工时需要注意以下几个问题：1.液化光敏树脂的选择：树脂的选择对于模型的性能具有很大的影响，需要选择与实际需求相符合的树脂。
2.切片厚度的选择：切片厚度对于模型表面质量和制造时间都具有一定的影响，需要根据实际需求进行选择。
3.加工参数的设置：加工参数包括光敏树脂的固化时间、灯管功率、投影方式等，需要根据所使用的材料进行参数调整，以获取最佳的加工效果。
SLA工艺的应用SLA工艺在产品开发和生产领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.原型制作：SLA工艺可以制造出高精度、具有内部空腔结构的实体模型，用于验证设计的可行性和准确性，可以大大缩短开发周期。
叙述光固化快速成型的原理
叙述光固化快速成型的原理光固化快速成型（Stereolithography，简称SLA）是一种基于光固化原理的三维打印技术。
它通过逐层固化液态光敏聚合物材料，实现了高精度、高速度的三维物体制造。
光固化快速成型的原理是基于光敏聚合物材料的特性。
在SLA中，首先需要将设计好的三维模型输入到计算机中，并通过软件将模型分割成薄片状的层次，每一层都有自己的二维轮廓。
然后，通过激光或者LED光源照射到涂覆在建造平台上的光敏聚合物材料上，使其固化成固体。
在光敏聚合物材料中，含有光敏剂，其作用是吸收光能并引发聚合反应。
当激光或者LED光源照射到光敏聚合物材料上时，光敏剂会吸收光能，从而引发材料的聚合反应。
聚合反应使得光敏聚合物材料从液态变为固态，固化成一层薄片。
完成一层的固化后，建造平台会向下移动一定的距离，以便为下一层的固化提供空间。
然后，再次通过激光或者LED光源照射到新涂覆的光敏聚合物材料上，使其固化成固体。
如此循环，逐层堆叠固化，直到整个三维模型被构建完成。
在光固化快速成型过程中，需要注意的是光敏聚合物材料的选择和光源的选择。
光敏聚合物材料的选择应根据所需物体的特性和要求来确定，包括强度、韧性、透明度等。
而光源的选择则应根据光敏聚合物材料的特性和反应速度来确定，以确保固化过程的高效和准确。
光固化快速成型技术具有许多优点。
首先，由于采用了逐层固化的方式，可以制造出非常复杂的结构和细节，实现高精度的制造。
其次，光固化快速成型速度快，可以大大缩短制造周期，提高生产效率。
此外，由于光固化快速成型是一种无需模具的制造技术，因此能够节省制造成本，并且可以根据需要灵活调整和修改设计。
光固化快速成型技术在众多领域都有广泛的应用。
例如，在产品设计和开发过程中，可以通过光固化快速成型技术制造出产品样品，用于验证设计并进行市场测试。
在医疗领域，可以利用光固化快速成型技术制造出个性化的医疗器械和假体。
在航空航天领域，可以利用光固化快速成型技术制造出复杂的零部件和模型。
浅谈光固化成型工艺及发展前景
浅谈光固化成型工艺及发展前景1 概述快速成型技术是制造业领域迅速发展的一项新兴技术，其核心是数字化、智能化、快速化、高效化，实现了随时、随地按需生产。
其中光固化成型工艺由美国Charles W.Hull于1984年最早提出并获得专利，在1988年美国3D System 公司最先推出商品化成型设备后得到飞速发展与应用。
该工艺以光敏树脂为原料，采用材料逐层叠加原理，通过控制紫外光束，使液体光敏树脂固化成型，材料利用率接近百分之百。
光固化成型工艺是一种综合集成技术，其整体性能取决于各技术分支的发展。
光固化成型工艺原理简单、方法简捷，可实现对具有复杂几何形状、高加工精度要求的原型进行全自动制造成型，因而得到了广泛的应用。
目前，德国EOS公司、日本CMET公司及国内西安交通大学和华中科技大学等在成型工艺上取得了一定的进展与突破。
2 光固化成型工艺的基本原理及特点2.1 基本原理光固化成型工艺的成型过程如图1所示。
树脂槽中盛满液态光敏树脂，在控制系统的控制下，氦-镉激光器或氩离子激光器发出的特定波长与强度的紫外激光聚焦在材料表面，按零件的各分層截面信息进行逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层发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，工作台垂直下移一个层厚的距离，在已固化好的树脂表面再均匀地敷上一层新的液态树脂，为了保证实体精度，采用刮板对黏度较大的树脂液面进行刮切，使表面更加光滑平整，然后再进行下一层的扫描固化。
新固化的树脂牢固地黏结在前一层上，如此重复直至整个零件成型完毕，得到一个三维实体原型。
将实体取出，而后将多余树脂排净，去掉支撑，清洗干净，最后将实体原型放在紫外激光下整体固化。
2.2 工艺特点2.2.1 优点。
（1）自动化程度较高，基于稳定的SLA系统，加工伊始至原型制作完成的整个过程可实现全自动化成型；（2）成型尺寸精度高，SLA原型的尺寸精度可以达到±0.1mm，甚至更高；（3）优良的表面质量，可使上表面仍达到玻璃状效果；（4）模型适应性较强，可对具有复杂形状、精细尺寸的模型进行成型，特别是对一般切削刀具难以进入且内部结构复杂的模型，可顺利实现一次成型；（5）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；（6）制作的原型对塑料件有很强的替代性，且整个加工过程较为节能、环保；（7）整个制作过程相比传统工艺更加便捷、高效和智能。
光固化快速成型工艺
上海联泰科技有限公司: RS系列
第2章 光固化快速成型工艺
2.2 SLA设备
材 料 及 设 备
第一台RP商品化设备： 3D Systems公司的SLA250机型
第2章 光固化快速成型工艺
2.2 SLA设备
材 料 及 设 备
SLA5000机型
加工尺寸：508×508×584mm 激光扫描速度：5m/s 最小层厚：0.05mm
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
CPS快速成型机
设备结构简介
材 1.机械结构 料 (3)树脂循环系统
及 保证在制作过程中树脂液面位置不变，以保证聚焦光斑大 设 小恒定。
备 利用树脂恒定补充，动态溢流的原理保持树脂液而不变。
基本结构: 树脂内槽、树脂外槽、排液口、液轮、 内流电机、溢流槽。
第2章 光固化快速成型工艺
有台阶不平及不同层面间的曲面不平；适合做小件及 精细、复杂件。
第2章 光固化快速成型工艺
缺点
2.1 1、需要专门实验室环境，维护费用高昂。
基 2、成型件需要后处理，二次固化，防潮处理等工序。 本 3、光敏树脂固化后较脆，易断裂，可加工性不好；工作温 原 度不能超过100℃，成形件易吸湿膨胀，抗腐蚀能力不强。
材
料
整套设备分为两部分，即成型 室部分和电器控制部分。
及
安装时，两部分合为一起保持
设
设备的整体性，分体的结构便
备
于包装和运输。
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
材 料 及 设 备
CPS快速成型机 设备结构简介
1.机械结构 (1) Z轴升降工作台
完成托板的升降运动。 在制作过程中，进行每一层的步进， 制作完成后，实现工作台快速提升出 树脂液面，以方便零件的取出。
立体光固化快速成型技术的应用及发展
立体 光 固化 快 速 成型 技 术 的 应 用 及发展
王 葵 ， 姜 海 ， 克 容 蒋
（ 肥 学 院 机 械 系 ， 徽 合 肥 ２０ ２ ） 合 安 ３ ０ ２
摘
要： 立体 光 固化 快速成 型技 术 （ Ｌ 是 一 门发展 迅 速 的高 新 快速 成 形 制造 技 术 ， 具 有其 他 的 Ｓ Ａ） 他
扫描 的轨迹 及激 光 的有 无 均 由计 算 机 控制 ， 点 扫 光
描 到 的地方 ， 液体 就 固化 。成 型开始 时 ， 作平 台在 工 液 面下 一个 确定 的深 度 ， 面始 终 处 于 激光 的焦 平 液 面 ， 焦后 的光斑 在 液 面上 按 计算 机 的 指令 逐 点 扫 聚
１ 立体 光 固化 快 速 成 型 工 作 原 理 及 流 程
立体 光 固化快 速成 型（ Ｌ 技术是 最早 出现 的 Ｓ Ａ） 快速成形工 艺 之 一 。与其 他 的快 速成 形 技 术 相 同 ， Ｓ Ａ技 术也 是从 制 作 零 件 的 Ｃ Ｌ ＡＤ 几何 模 型 出 发 ， 通 过分层 离散软 件将 模 型 离 散 ， 再输 入数 控 成 型 系
面对 激烈 的市 场竞 争 ， 产 品 的研 发 和 上 市 速 新 度 以及 制造 技术 的柔 性 手 段 ， 已经 成为 众 多 企 业 的 核心竞 争力 。虽 然借 助数 字 化 的 Ｃ ＡＤ设 计 和虚 拟 样机 分析 等手段 ， 以极 大 地 缩 短新 产 品 的研 发 时 可 问。但 是 ， 任何虚 拟 技 术都 不 能 替 代实 物 验证 的真 实性 。如何 快速 、 成本 地 加 工 出所 设 计 的 实 物原 低 型， 已经成 为诸 多 现 代 企 业 进 行 设 计 验 证 、 品改 产
第二章_光固化快速成型工艺
（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。
第二节 光固化快速成型材料及设备
第二节 光固化快速成型材料及设备
❖ 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的塑料、光学、电子零件来说十分有用。
图2-4 树脂对激光的吸收特性
第二节 光固化快速成型材料及设备
3.光固化成型材料介绍
下面分别介绍Vantico公司、3D Systems公司以及DSM公司的光固 化快速成型材料的性能、适用场合以及选择方案等。
（1）Vantico公司的SL系列
下表给出了Vantico公司提供的光固化树脂在各种3D Systems公司光 固化快速成型系统和原型不同的使用性能和要求情况下的光固化成型材 料的选择方案。
第二节 光固化快速成型材料及设备
2. 光敏树脂的组成及其光固化特性分析 （1）光敏树脂 用于光固化快速成型的材料为液态光敏树脂，主要由齐聚物、光引 发剂、稀释剂组成。 齐聚物是光敏树脂的主体，是一种含有不饱和官能团的基料，它的 末端有可以聚合的活性基团，一旦有了活性种，就可以继续聚合长大， 一经聚合，分子量上升极快，很快就可成为固体。 光引发剂是激发光敏树脂交联反应的特殊基团，当受到特定波长的 光子作用时，会变成具有高度活性的自由基团，作用于基料的高分子聚 合物，使其产生交联反应，由原来的线状聚合物变为网状聚合物，从而 呈现为固态。光引发剂的性能决定了光敏树脂的固化程度和固化速度。
快速成型技术及其应用
快速成型技术及其应用一、本文概述随着科技的迅速发展和市场竞争的日益激烈，产品的设计、开发和生产周期已经成为决定企业竞争力的关键因素。
在这一背景下，快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP技术）应运而生，以其独特的优势在生产制造领域引发了深刻的变革。
本文旨在全面介绍快速成型技术的基本概念、发展历程、主要类型及其在各行业中的应用实例，分析快速成型技术带来的经济效益与社会影响，并展望其未来的发展趋势和挑战。
通过对这一技术的深入探讨，我们期望能够帮助读者更好地理解并应用快速成型技术，以促进企业创新能力的提升和产业升级的加速。
二、快速成型技术的基本原理与分类快速成型技术（Rapid Prototyping, RP）是一种基于三维计算机辅助设计（CAD）数据，通过逐层堆积材料来制造三维实体的技术。
其基本原理可以概括为“离散-堆积”。
将三维CAD模型进行切片处理，得到一系列二维层面信息；然后，按照这些层面信息，通过特定的成型设备，如激光烧结机、熔融沉积机、光固化机等，将材料逐层堆积起来，最终形成与原始CAD模型一致的三维实体。
根据成型材料的不同和成型方式的差异，快速成型技术可以分为以下几类：熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling, FDM）：该技术使用热塑性材料，如蜡、ABS塑料等。
材料在喷头中加热至熔融状态，然后按照CAD模型的切片信息，通过喷头逐层挤出材料，冷却后形成实体。
光固化成型（Stereo Lithography, SLA）：使用液态光敏树脂作为材料。
在紫外光照射下，液态树脂逐层固化，形成实体。
该技术精度较高，适用于制造复杂结构和高精度的模型。
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering, SLS）：采用粉末状材料，如塑料粉末、金属粉末、陶瓷粉末等。
在激光的作用下，粉末逐层烧结，形成实体。
该技术可以制造金属和陶瓷等高强度材料的零件。
技术成型及应用5.1 光固化成型工艺的基本原理和工艺特点
光固化成型工艺原理图
注意：
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流 动铺平已固化的面，这将会影响实体的成型速度和精度。采用刮板 刮切后，树脂便会被快速、均匀地涂敷在上一叠层上，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。
讨论：与其他增材技术相
比，光固化成型技术具有哪 些特点？
工艺优点
1.产品生产周期短； 2.制作过程智能化，成型速度快，自动化程度高； 3.尺寸精度高； 4.表面质量优良； 5.无噪音、无振动、无切削，可以实现生产办公室化操作； 6.可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失模； 7.可制造任意几何形状的复杂零件。
工艺不足
1.需要添加支撑； 2.设备运转及维护成本较高； 3.可使用的材料种类较少； 4.需要二次固化。
课堂导入
右边这组耳环、戒指、 项链等穿戴饰品是不是很漂 亮呢？想知道它们是怎么制 作的吗？
想一想
你了解光固化成型技术吗？见过的光固化技术打 印的模型有哪些？这些模型有什么特点？
学习导览图 模块5
光固化成型
01
光固化成型 工艺的基本 原理和工艺 特点
02
光固化成型 的工艺过程
03
光固化成型 材料
04
光固化成型 技术的应用
05
光固化成型 技术的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ展 方向
本节 知识点
1 光固化成型技术概述
2 光固化成型工艺原理
3
光固化成型的工艺特点
光固化成型技术概述
1. 简称 2. 发展历史 3. 当前在我国的发展状况
工艺原理
光固化快速成型工艺，基于分层制造原理，以液态光敏树脂 为原料。主液槽中盛满液态光敏树脂，在计算机控制下特定 波长的激光沿分层截面逐点扫描，聚焦光斑扫描处的液态树 脂吸收能量，发生光聚合反应而固化，从而形成制件的一个 截面薄层。一层固化完毕后，工作台下降一层高度，然后刮 板将粘度较大的树脂液面刮平，使先固化好的树脂表面覆盖 一层新的树脂薄层，再进行下一层的扫描固化，新固化的一 层牢固地粘结在前一层上。如此依次逐层堆积，最后形成物 理原型。除去支撑，进行后处理，即获得所需的实体原型。
FDM快速成型技术及其应用
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4、医疗行业：在医疗领域，FDM技术被用于制造人体植入物、医疗器械等。 由于其制造的材料安全、无毒，且精度高，使得FDM成为医疗行业的重要选择。
5、教育行业：在教育领域，FDM技术常被用于教学示范和实验中，通过打印 出三维模型来帮助学生更好地理解复杂的概念和结构。此外，学生也可以使用 FDM技术来制作自己的设计项目，提高实践能力和创新思维。
六、未来展望
随着科技的快速发展和社会的不断进步，我们期待快速成型技术能够在以下 几个方面有所突破：首先，设备的效率和稳定性还有待提高，以提高生产效率和 质量；其次，材料的种类和性能需要进一步拓展和优化，以满足不同应用场景的 需求；最后，我们期待这种技术能够更好地融入环保理念，以实现可持续的制造 和发展。
（4）材料广泛：光敏树脂种类繁多，可以满足各种不同类型制品的需求。
2、不足
然而，光固化快速成型技术也存在以下不足之处：
（1）成本较高：光固化快速成型技术的设备、材料和维护成本较高，限制 了其广泛应用。
（2）技术难度较大：光固化快速成型技术的技术门槛较高，需要专业人员 进行操作和维护。
（3）环境影响：光固化过程会产生有害的紫外光和挥发性有机化合物，对 环境和操作者的健康有一定影响。
8、环保行业：在环保领域，FDM技术提供了一种可持续的制造方法。通过使 用可降解或可回收的材料进行打印，可以减少废弃物的产生和对环境的影响。此 外，FDM技术还可以用于制造环保设备零件等。
9、科研领域：在科学研究领域，FDM技术常被用于制造实验模型和测试样品。 例如在材料科学中，研究人员可以使用FDM来制造不同材料的复合结构以研究其 物理和化学性能。此外在生物学领域，FDM技术也被用于制造生物组织的复杂结 构以研究其生长和发育的机制。
快速成型技术的原理工艺过程及技术特点
快速成型技术的原理、工艺过程及技术特点：快速成型属于离散／堆积成型。
它从成型原理上提出一个全新的思维模式维模型，即将计算机上制作的零件三维模型，进行网格化处理并存储，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，由成型头在控制系统的控制下，选择性地固化或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维坯件．然后进行坯件的后处理，形成零件。
快速成型的工艺过程具体如下：l ）产品三维模型的构建。
由于 RP 系统是由三维 CAD 模型直接驱动，因此首先要构建所加工工件的三维CAD 模型。
该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件（如Pro/E , I-DEAS , Solid Works , UG 等）直接构建，也可以将已有产品的二维图样进行转换而形成三维模型，或对产品实体进行激光扫描、CT 断层扫描，得到点云数据，然后利用反求工程的方法来构造三维模型。
2 ）三维模型的近似处理。
由于产品往往有一些不规则的自由曲面，加工前要对模型进行近似处理，以方便后续的数据处理工作。
由于STL格式文件格式简单、实用，目前已经成为快速成型领域的准标准接口文件。
它是用一系列的小三角形平面来逼近原来的模型，每个小三角形用3 个顶点坐标和一个法向量来描述，三角形的大小可以根据精度要求进行选择。
STL 文件有二进制码和 ASCll 码两种输出形式，二进制码输出形式所占的空间比 ASCII 码输出形式的文件所占用的空间小得多，但ASCII码输出形式可以阅读和检查。
典型的CAD 软件都带有转换和输出 STL 格式文件的功能。
3 ）三维模型的切片处理。
根据被加工模型的特征选择合适的加工方向，在成型高度方向上用一系列一定间隔的平面切割近似后的模型，以便提取截面的轮廓信息。
间隔一般取0.05mm~0.5mm，常用 0.1mm 。
间隔越小，成型精度越高，但成型时间也越长，效率就越低，反之则精度低，但效率高。
光固化快速成型方法
5. 选择性激光烧结工艺的应用
（1）直接制作快速模具 SLS工艺可用不同的材料制 造不同用途的模具，可直接烧结金属模具和陶瓷 模具，用作注塑、压铸、挤塑等塑料成型模具及 钣金成型模。
（2）复杂金属零件的快速无模具铸造 将SLS技术 与精密铸造工艺结合起来，特别适宜具有复杂形 状的金属功能零件整体制造。
（2） 褐件制作关键在于烧失原型件中的有机杂质， 获得有相对准确形状和强度的金属结构体。两次 烧结中温度设时间是主要的影响因素，在黏结剂 烧失同时，使金属粉末颗粒间发生微熔粘结，保 证原型件不致塌陷。
（3） 金属熔渗阶段的关键在于选用合适的熔渗材 料及工艺，以获得较致密的最终金属零件。经过 二次与三次烧结得到一个用一定强度硬度及内部 有疏松性结构的“褐件”，这对金属熔渗有利。 所选渗入金属必须比“褐件”中金属的熔点低， 以保证在较低温度下渗入。
（4）单层层厚 随着单层层厚增加，强度减小，尺 寸误差向负方向减小。层厚增加，粘结牢固程度 减弱，容易剥离，强度降低，且要熔化的粉末增 加向外传递的热量减少，使尺寸误差向负方向减 小，由于影响效率应综合考虑。
此外，预热是一个重要环节，没预热或是不均 匀将会使成型时间增加力，防止其产 生翘曲和变形，提高精度。
4.选择性激光烧结工艺参数
烧结工艺参数对精度和强度的影响是很大的。主 要包括激光功率、扫描速度、烧结间距和单层层 厚等，此外，预热也是SLS工艺的一个重要环节。
（1）激光功率 随着功率增加，尺寸误差向正方 向增大，且厚度方向的增大要比宽度方向的尺寸 误差大，主要是由于对于波长一定的激光，其光 斑直径是固定的。此外，功率增加强度也会随着 增大，但过大会加剧固化收缩引起的翘曲变形， 所以要综合选用激光和烧结工艺参数。
（3）后处理 激光烧结原型件强度弱，需根据使用要求进行 渗蜡或是渗树脂等补强处理。
光固化快速成型技术的控制原理及应用
成 型 及后 处 理三 个 阶段 ， 体 步骤 如 图 ２所示 。 具
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光 固 化 快 速 成 型 技 术 （ ｔｒｏＬ ｔｏ ｒｐ ｙＡｐ Ｓｅｅ ｉ ｇａ ｈ — ｈ
形 等性 能 。更 重 要 的是 ， 了高速 、 密地 制 造一 个 为 精
零件 ， 感光树脂必须具有合适的光敏性能 ， 不仅要在 较低 的光 照能 量 下 固化 ， 树脂 的 固化 深 度 也 应 合 且
关 键 。它 必须 具 有 合 适 的粘 度 ， 固化 后 达 到 一 定 的 强度 ， 固化 时 和 固化 后 要 有 较 小 的收 缩 及 扭 曲变 在
作 者 简 介 ： 静 ． ． 士 研 究 生 。 现 就 职 于 空 军 雷 达 学 院 基 础 李 女 硕
维普资讯
李 静
（ 军 雷 达 学 院 基 础 部 ， 汉 ，３ ０ ０ 空 武 ４０ １ ）
摘要 ： 固化快 速成型技术是一种新 型加 工方法 ， 光 它集现代数 控技 术 、 Ａ Ｃ Ｃ Ｄ／ ＡＭ 技术 、 激光技术 和新 材料技术 于一体 ， 破 了传 突 统加工模式 ， 大大缩 短产品生产周期 ． 制模 、 在 直观分析测试制 品及医学上有广泛 的用 途。本文概述 了光 固化 快速成型技术 的原理及
除制造 方 法 ， 的成 型原 理 【 ］ ： Ｌ 它 是 Ｓ Ａ将 所 设 计
２ 成 型 过程 及控 制 ［ ９ ］ 光 固化快 速 成 型 的过 程 分 为 前 处 理 、 层 叠 加 分
典型RP：第2章 光固化快速成型(SLA)工艺
第2章 光固化快速成型工艺
1
2 3
光固化快速成型工艺的基本原理和特点
光固化快速成型材料及设备 光固化成型的工艺过程
4
5
光固化成型的精度及效率
微光固化快速成型制造技术
2-2 光固化快速成型材料及设备
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。
2-2 光固化快速成型材料及设备
(3)混杂型光固化树脂
目前的趋势是使用混杂型光固化树脂。其优点主要有： 1）环状聚合物进行阳离子开环聚合时，体积收缩很小甚至 产生膨胀，而自由基体系总有明显的收缩。混杂型体系可以设
计成无收缩的聚合物。
2）当系统中有碱性杂质时，阳离子聚合的诱导期较长，而 自由基聚合的诱导期较短，混杂型体系可以提供诱导期短而聚
2-2 光固化快速成型材料及设备
3.光固化成型材料介绍
SLA技术用材料根据其工艺原理和原型制件的使用要求，要求其
具有粘度低、流平快、固化速度快且收缩小、溶胀小、无毒副作 用等性能特点。
下面分别介绍Vantico公司、3D Systems公司以及DSM公司的光固
化快速成型材料的性能、适用场合以及选择方案等。 （1）Vantico公司的SL系列
图2-1 光固化快速成型工艺原理
2-1 光固化快速成型工艺的基本原理和特点
图2-2 光固化成型制造过程中残留的多余树脂 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
光固化成型技术的应用和发展趋势
光固化成型技术的应用和发展趋势华曙高科手板模型指出光固化成型技术的应用可分为：（1）用SLA制造模具。
用SLA工艺快速制成的立体树脂模可以代替蜡模进行结壳，型壳焙烧时去除树脂膜，得到中空型壳，即可浇注出具有高尺寸精度和几何形状、表面光洁度较好的合金铸件或直接用来制注射模的型腔，可以大大缩短制模过程，缩短制品开发周期，降低制造成本。
（2）对样品形状及尺寸设计进行直观分析。
在新产品设计阶段，虽然可以借助设计图纸和计算模拟对产品进行评价，但不直观，特别是形状复杂产品，往往因难于想象其真实形貌而不能作出正确及时的判断。
采用SLA可以快速制造样品，供设计者和用户直观测量，并可迅速反复修改和制造，可大大缩短新产品的设计周期，使设计符合预期的形状和尺寸要求。
（3）用SLA 制件进行产品性能测试与分析。
在塑料制品加工企业，由于SLA制件有较好的机械性能，可用于制品的部分性能测试与分析。
光固化快速成型技术的发展趋势：1、立体光固化成型法的的发展趋势是高速化,节能环保与微型化2、不断提高的加工精度使之有最先可能在生物,医药,微电子等领域大有作为.3、不断完善现有技术、探索新的成型工艺；复合工艺、基于快速原型制造技术的金属件、金属模具制造系统4、开发性能优越的成型材料复合材料、陶瓷材料等：进一步提高制件的强度、精度、性能和寿命。
5、研制经济、精密、可靠、高效、大型的制造设备大型覆盖件及其模具6、开发功能强大的数据采集、处理和监控软件7、网络化、桌面化没有完善的产品开发能力的公司可以直接从网络上得到产品的CAD模型，利用自己的RP技术和设备迅速制造出原型。
没有RP设备的公司也可以从网络上将自己的设计结果传送到其他公司或快速RP服务中心制造原型，从而实现远程制造。
基于RP技术的桌面制造系统成为研究人员日常的办公用具，与打印机、绘图仪一样作为计算机外设出现在办公室里。
8、拓展新的应用领域.产品设计、快速模具制造到医学、医疗领域、考古领域。
sla成型工艺原理
SLA（光固化成型）是一种广泛应用于快速成型工业的先进制造技术。
它是一种基于光固化原理的三维打印技术，逐层地将液态光敏树脂材料通过紫外线激光束逐点固化，最终形成所需的实体模型或零件。
SLA成型工艺的原理是通过光敏树脂的光聚合反应来实现材料的固化。
在SLA机器中，液态光敏树脂被注入到一个透明的槽内，然后在槽的上方通过一个光学系统投射紫外线激光束。
激光束的光能量会引起光敏树脂分子链的聚合反应，使其从液态转变为固态。
这个过程是逐层进行的，每一层固化后，建构平台会向上移动一个特定的高度，以便下一层的固化。
SLA成型工艺的优势之一是其高精度。
由于激光束的直径非常小，通常在几十微米到几百微米之间，因此，SLA可以实现非常精细的细节和复杂的几何形状。
此外，SLA成型还可以制造出光滑的表面质量和高度精确的尺寸。
这使得SLA成型广泛应用于需要高精度和高质量的领域，如医疗、航空航天和汽车工业。
然而，SLA成型也存在一些限制。
首先，光敏树脂材料的选择相对有限。
不同的应用需要不同特性的材料，而目前市场上可供选择的光敏树脂种类较少。
其次，SLA成型的制造速度相对较慢，因为每一层的固化需要一定的时间。
这限制了SLA成型在大批量生产中的应用。
此外，SLA成型的设备和材料成本相对较高，这也是其应用受限的因素之一。
尽管存在一些限制，SLA成型工艺仍然是一种非常有前景的制造技术。
随着材料科学和光学技术的不断进步，我们可以期待更多新型光敏树脂的开发和应用。
此外，SLA成型的制造速度也在不断提高，使其适用于更广泛的应用领域。
总的来说，SLA成型工艺将继续为制造业带来更多创新和发展机会。
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291 40
4
0.1 2.5 1304 1956 652
5.2 模型分层
首先对 STL 文件格式进行检查和修复，并选择或优化成型
的方向，以便能方便准确地制造实物。这一过程还包括切片层厚
度的选择、建造模式、扫描速度、扫描方式、半径补偿等，分层参数
的选择对造型时间和模型质量影响很大[6]。
5.3 原型建造
机械设计与制造
236
Machinery Design ＆ Manufacture
文章编号：1001-3997（2011）10-0236-02
光固化快速成型工艺过程分析及应用 *
第 10 期 2011 年 10 月
余东满 朱成俊 曹龙斌 李晓静 （河南工业职业技术学院 特种加工中心，南阳 473009）
关键词：光固化；快速成型；光敏树脂 【Abstract】As one of important advanced manufacture technology，stereo lithography apparatus（SLA） has an important practical value.The presents the working principle for rapid prototyping technology based on SLA and summaries its merits and faults.Then the basic constitution of SLA system，such as optical de－ vice，vessel system，photosensitive material and control system are discussed，respectively.Taking a non standard gear as experimental object and the manufacturing process is specified，which final products are manufactured on SCPS350B rapid prototyping machine.Moreover，the application of SLA in production de－ sign，mould manufacturing, precision casting and biomedical engineering is discussed.Finally，the future de－ velopment of SLA is prospected. Key words：Stereo lithography apparatus；Rapid prototyping；Photosensitive resin
5 SLA 工艺过程
图 3 在 SCPS350B 成型机上加工获得的非标准圆柱齿轮
6 应用
SLA 集现代科学成果与一体，突破了传统加工模式。极大程 度缩短了产品的研发周期，提高了产品的市场竞争力。
6.1 SLA 在零部件设计中的应用
现代规模化生产的显著特点就是零部件品种多、改型快。大 型工程软件虽然可以完成虚拟装配、工况模拟、强度和刚度分析 等工作，但研究过程中仍然需要做成实物验证其外观形象、可安 装性和可拆卸性。制出零件原型可以验证设计思想，并进一步做 功能性和装配性检验。
Process analysis and application for rapid prototyping based on stereo lithography apparatus
YU Dong-man，ZHU Cheng-jun，CAO Long-bin，LI Xiao-jing （Non-Traditional Machining Center，Henan Polytechnic Institute，Nanyang 473009，China）
较高，可使用的材料较少。目前可用的材料主要为光敏液态树脂，
强度较低不能进行力学测试。（3）液态树脂具有刺激气味和轻微
毒性，应避光保护并防止发生聚光反应。（4）液态树脂固化后的性
能不如常用的工程塑料，一般较脆、易断裂、不适宜机械加工。
4 SLA 快速成型系统
光固化成型系统由光学装置、容器系统、光敏树脂、涂敷机 构和控制系统等重要部分组成，如图 2 所示。
域带来革命性的创新，使制造过程可脱离车间而在办公室内进
行。传统的模型制造技术主要有材料去除和材料添加两种方式。
材料去除法从整块的原材料开始，用工具去除不需要的部分，直
至得到所需的形状。而材料添加法则将材料由每个体积元堆积、
装配、粘结而得到模型[2-3]。作为一种全新的模型制作技术，光固化 原则上属于材料添加法，无需制模工艺就可快速制造立体模型。
6.2 SLA 在精密铸造中的应用
光固化快速成型的工艺步骤包括数据准备、模型分层、实体
SLA 工艺制成的立体树脂模可以代替蜡模进行结壳，型壳焙
建造和后续处理等环节。
烧时去除树脂膜，获得中空型壳，即可浇铸出高精度模型。表面光洁
机械设计与制造
第 10 期
238
Machinery Design ＆ Manufacture
中图分类号：TH16 文献标识码：A
1 引言
光固化快速成型又称为立体印刷成型（stereo lithography apparatus，SLA），是集控制技术、激光技术、物理化学等高新技术于一 体的综合性技术[1]。SLA 以快速性和高精度为显著特点给制造领
算机控制，光点照射的区域瞬间固化。完成一层扫描后，工作平台 沉入液面下并再回位，己成型的表面上又覆盖新的一层液态树 脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行扫描，新固化层 牢固地粘在前层上，如此重复直到整个零件制造完毕[5]。
图 1 光固化快速成型制造过程
3 技术特点
光固化快速成型技术具有以下优点：（1）快速性，从 CAD 设 计到完成原型制作通常只需几个小时到几十个小时，加工周期 短，相对于传统的制模到加工可节约 70％以上时间。（2）高度柔 性，适应于加工各种形状的零件，制造工艺与零件的复杂程度无 关，无需专用夹具或工装即可完成制造过程。（3）精度高，能制作 非常精密的特征，包括多种薄壁结构，表面质量良好。每层固化时 侧面及曲面可能出现台阶，但整体仍能呈现玻璃状的效果。（4）集 成化，SLA 技术是集计算机、CAD／CAM、数控、激光、机械和材料等 于一体的先进制造技术。整个生产过程实现自动化、数字化，零件 可随时制造与修改，实现设计制造一体化。
涂敷机构主要功能是在已固化表面上重新涂覆一层树脂， 并且辅助液面溜平。零件制作过程中，当前层扫描完成后，在扫描 下一层之前需要重新涂敷一层树脂。刮板的作用是将突起的树脂 刮平，辅助树脂液面平滑，以保证涂层厚度均匀。
4.5 控制系统
控制系统主要由数据处理单元、控制单元、CAD 接口和控制 软件等组成。数据处理单元主要是对 CAD 模型进行面化处理使 之变成 STL 格式并对模型分层。控制单元主要用于 XY 平面扫描 系统、Z 方向工作台上下移动和重涂层系统的控制。
【摘 要】光固化快速成型作为先进的制造技术的一部分，具有重要的应用价值。首先介绍了光固 化快速成型工艺的基本原理，分析其存在的优点与缺点。论述了光固化快速成型设备的主要组成部分， 如光学装置、容器系统、光敏材料、涂敷机构和控制系统等。以一个非标准圆柱齿轮为例，详细论述具体 的加工过程并在 SCPS350B 成型机上加工出实物。探讨光固化成型技术在产品设计、模具制造、精密铸 造、生物医学等方面的应用，展望该技术在未来的发展前景。
2011 年 10 月
文章编号：1001-3997（2011）10-0238-03
基于 Web 的离散型车间管理系统研究 *
孙会海 1 郝永平 1 孙会花 2 （1 沈阳理工大学 CAD/CAM 开发研究中心，沈阳 110159）（2 济南弘正科技有限公司，济南 250400）
Reseach on web based discrete workshop management system
4.2 容器系统
采用不锈钢作为盛放液态树脂的容器，容器空间大小取决
于成型系统的最大尺寸，SCPS350B 成型机的加工范围为 （350× 350×350）mm。容器系统包括树脂内槽、树脂外槽、排液口、液轮、
面轮廓后，工作台托板下降一层高度，液槽中的液态聚合物流过
己固化的截面轮廓层，再对新铺上的这一层液态聚合物进行扫描
40
启用
5.4 后续处理
加工过程结束后，从工作台上取出模型并进行清洗，之后进
行检验及后续处理。原型中如果有部分未完全固化的树脂，必须
再用强紫外光照射，使之完全硬化。另外，模型的支撑结构也必须
去除并进行修复，对要求较高的模型还需进行喷砂处理。经过完
整处理后的 SLA 模型，如图 3 所示。该模型为非标准圆柱齿轮。
【摘 要】针对某企业离散型车间生产管理的功能需求，分析了集成环境下离散型车间生产管理的 业务模型和功能模型，建立了 B/S 模式的系统框架，开发了基于 Web 的离散型车间管理系统，实现了离 散型车间的自动化、数字化和规范化管理，并对离散型车间生产能力进行有效控制，提高了离散型车间 生产效率，降低了生产成本，还与其他管理系统实现了有效集成。该系统已经在某集团公司试运行，系 统运行良好，有效解决了离散型车间的管理问题，并得到用户的一致好评。
SUN Hui-hai1，HAO Yong-ping1，SUN Hui-hua2 （1CAD/CAM Research and Development Center，Shengyang Ligong University，Shenyang 110159，China）
（2Ji’nan Hongzheng Technology Co.，Ltd，Ji’nan 250400，China）