光固化快速成型设备的简单介绍

光固化快速成型设备的简单介绍
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摘要
自从1988年3D Systems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。

这里主要是在介绍光固化成形的原理和特点的基础上介绍光固化成型设备。

正文
20世纪70年代末到80年代初期，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，即利用连续层的选区固化产生三维实体的新思想。

Charles 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SLA-1的完整系统。

同年，Charles Hull和UVP的股东们一起建立了3D Systems公司，并于1988年首次推出SLA-250机型。

目前，研究光固化成型（SLA）设备的单位有美国的3D Systems公司、Aaroflex公司，德国的EOS公司、F&S公司，法国的Laser 3D公司，日本的SONY/D-MEC公司、Teijin Seiki公司、Denken Engieering公司、Meiko公司、Unipid公司、CMET 公司，以色列的Cubital公司以及国内的西安交通大学、上海联泰科技有限公司、华中科技大学等。

在上述研究SLA设备的众多公司中，美国3D Systems公司的SLA技术在国际市场上占的比例最大。

3D Systems公司在继1988年推出第一台商品化设备SLA-250以来，又于1997年推出了SLA250HR、SLA3500、SLA5000三种机型，在光固化成型设备技术方面有了长足的进步。

其中，SLA3500和SLA5000使用半导体激励的固体激光器，扫描速度分别达到2.54m/sec和5m/sec，成层厚最小可达0.05mm
光固化成型的基本原理
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。

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。

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。

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±0.1mm。

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
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
光固化快速成型材料及设备
3D Systems公司的SLA-250机型
3D Systems公司的SLA-3500机型 3D Systems公司的SLA-5000机型
3D Systems公司的SLA-7000机型 3D Systems公司的Vipersi2SLA机型
3D Systems公司的Viper Pro SLA机型
SPS600成型机 LPS600成型机国内西安交通大学在光固化成型技术、设备、材料等方面进行了大量的研究工作，推出了自行研制与开发的SPS、LPS、和CPS三种机型，每种机型有不同的规格系列，其工作原理都是光固化成型原理。

RS-600S光固化成型机
上海联泰科技有限公司开发的光固化成型设备主要有RS-350H、RS-350S、RS-600H和RS-600S等机型。