光固化成型.概要

光固化快速成型工艺原理图
1 材料的选择
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要实现光固化快速成型，感光树脂的选择也很 关键。它必须具有合适的粘度，固化后达到一定 的强度，在固化时和固化后要有较小的收缩及扭 曲变形等性能。更重要的是，为了高速、精密地 制造一个零件，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，且树脂的 固化深度也应合适。
光固化成型的原理
• 光固化快速成型制造技术不同于传统的材料去除 制造方法，它的成型原理是：SLA将所设计零件的三 维计算图像数据转换成一系列很薄的模型截面数据， 然后在快速成型机上，用可控制的紫外线激光束，按 计算机切片软件所得到的每层薄片的二维图形轮廓轨 迹，对液态光敏树脂进行扫描固化，形成连续的固化 点，从而构成模型的一个薄截面轮廓。下一层以同样 的方法制造。该工艺从零件的最底薄层截面开始，一 次一层连续进行，直到三维立体模型制成。一般每层 厚度为0.076～0.381mm，最后将制品从树脂液中取 出，进行最终的硬化处理，再打光、电镀、喷涂或着 色即可。图1所示为SLA控制原理示意图。
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
3）加工参数设置误差对精度的影响
①光斑直径产生的误差。
SLA成型系统所用的光源光点实际上是一个具 有一定直径的光斑，成型中不能将光斑近似为光束 能量聚集的光点，光能量分布在整个光斑范围内， 实际固化成型的零件轮廓是光斑中心运行轨迹上一 系列固化点包络形成的。如果不采用补偿,所作出的 零件实体部分实际上每侧大了一个光斑半径，零件 的长度尺寸大了一个光斑直径,使零件出现正偏差。 为了减小或消除正偏差，采用光斑补偿，使光斑扫 描路径向实体内部缩进一个光斑半径的路径扫描， 所得零件的长度尺寸误差为零。
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2 成型过程及控制
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光固化快速成型的过程分为前处理、分层叠加 成型及后处理三个阶段，具体步骤图所示
3 成型加工误差对精度的影响
1）机器误差。机器误差是成型机本身的误差， 它是影响制件精度的原始误差。机器误差在成型 系统的设计及制造过程中就应尽量减少，因为它 是提高制件精度的硬件基础。 2）树脂收缩变形产生的误差。由于树脂从液 态到固态的聚合反应过程中要产生线性收缩和体 积收缩，而线性收缩将导致在层堆积时产生层间 应力，这种层间应力使零件变形，导致精度丧失， 并且这种变形的机理复杂，与材料的组分、光敏 性、聚合反应的速度有关。实践证明；通过开发 低粘度、低收缩、高强度的树脂是提高零件精度 的根本途径。
c)光束扫描间距要小于最大固化线幅。 相邻的扫描固化线条必须有一定的重叠，才 能使液态树脂所固化的部分具有一定的强度。 d)要合理地控制扫描速度和扫描间距。 扫描速度越低，则最大固化线幅越大，相邻 的固化线条重合大，可导致制件内部应力集 中；相反，如果扫描速度过大，与扫描间距 配合不当，制件内部尚未固化的树脂在后固 化过程中固化，进而产生变形，引起误差。
目录
• • • • • 光固化成型的概念 光固化成型的原理 光固化成型的应用 光固化成型的优势与缺憾 光固化成型的发展前景
光固化成型的概念
• "Stereo lithography Appearance"的缩写, 即立体光固化成型法. • 光固化（photocuring）指单体、低聚体或 聚合体基质在光诱导下的固化过程，一般用 于成膜过程等不饱和聚酯树脂的光固化。用 特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表 面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个 层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动 一个层片的高度,再固化另一个层面.这样层层 叠加构成一个三维实体.
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 EDEN350V（第二代光固化成型机）
③扫描方式产生的误差。 在光固化成型机上加工零件时，激光束 在计算机控制下，采用一种扫描方式在XY方 向有序扫描零件轮廓的内部区域，即填充扫 描。根据不同的光束扫描方向和扫描线之间 的相对位置，可派生出多种实用的扫描方式。 在不同的扫描方式下，固化成型过程中所产 生的层间应力的大小和方向是不同的，这种 层间应力的差异在宏观上表现为工件变形和 收缩量的不同，在不同的扫描方式下，工件 的变形程度有很大的差别。
②扫描参数对成型精度的影响。 a)平面扫描固化深度只与扫描速度、激 光功率和扫描间距有关。固化层的厚度略小 于层厚时，可以自由收缩而不产生层间应力， 从而降低翘曲变形，但是会造成层和层之间 有错位，原因是固化薄层随液态树脂在槽内 流动而产生的漂移；固化层的厚度略大于层 厚时，可以使层与层之间粘固在一起，但是 随着固化层厚的增加，翘曲变形会加大。 b)为了保证加工顺利进行，分层厚度要 小于最大固化深度。由于激光能量必须穿透 当前层，才能使相邻两层粘结。
光固化技术是—项节能和清洁环保型技术，它节 约能源——能耗仅为热固化的五分之一，且不含溶剂、 对生态环境有保护作用，不会向大气排放毒气和二氧 化碳，故被誉为“绿色技术”。光固化技术(UV)是通 过一定波长的紫外光照射，使液态的环氧丙烯酸树脂 高速聚合而成固态的一种光加工工艺，光固化反应本 质上是光引发的聚合、交联反应。光固化涂料是光固 化技术在工业上大规模成功应用的最早范例，也是目 前光固化产业领域产销量最大的产品，规模远大于光 固化油墨和光固化胶结剂，而环氧丙烯酸是主要的光 固化涂料。
光固化成型的应用
(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）可以对样品形状及尺寸设计进行直观分析