SLA光固化成型基本原理、工藝工程及應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2019-10-25 16:11
光固化成型工藝，也被稱(chēng)為立體光刻成型屬于快速成型工藝的一種，簡(jiǎn)稱(chēng)SL,也有時(shí)被簡(jiǎn)稱(chēng)SLA。該工藝是美國(guó)的于1986年研制成功的一種RP工藝，1987年獲美國(guó)專(zhuān)利，是最早出現(xiàn)的、技術(shù)最成熟和應(yīng)用最廣泛的快速原型技術(shù)。
它以光敏樹(shù)脂為原料，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制紫外激光石器逐層凝固成型。這種方法能簡(jiǎn)捷、全自動(dòng)地制造出表面質(zhì)量和尺寸精度較高、幾何形狀復(fù)雜的原型。
要實(shí)現(xiàn)光固化快速成型，感光樹(shù)脂的選擇也很關(guān)鍵。它必須具有合適的粘度，固化后達(dá)到一定的強(qiáng)度，在固化時(shí)和固化后要有較小的收縮及扭曲變形等性能。更重要的是，為了高速、精密地制造一個(gè)零件，感光樹(shù)脂必須具有合適的光敏性能，不僅要在較低的光照能量下固化，且樹(shù)脂的固化深度也應(yīng)合適。
在計(jì)算機(jī)控制下，紫外激光按零件各分層截面數(shù)據(jù)對(duì)液態(tài)光敏樹(shù)脂表面逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)域的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，形成零件的一個(gè)薄層；一層固化完畢后，工作臺(tái)下降，在原先固化好的樹(shù)脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹(shù)脂以便進(jìn)行下一層掃描固化；新固化的一層牢固地粘合在前一層上；如此重復(fù)直到整個(gè)零原件型制作完畢。
方法的特點(diǎn)是精度高、表面質(zhì)量好、原材料利用率將近100%，能成型形狀特別復(fù)雜、特別精細(xì)的零件。缺點(diǎn)是設(shè)備價(jià)格相對(duì)較貴。
光固化成型的制作一般可以分為前處理、原型制作和后處理三階段。
（1）前處理階段主要是對(duì)原型的CAD模型進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、確定擺放方位、施加支撐和切片分層，實(shí)際上就是為原型的制作準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。
（2）光固化成型過(guò)程是在專(zhuān)用的光固化快速成型設(shè)備系統(tǒng)上進(jìn)行。早原型制作前，需要提前啟動(dòng)光固化快速成型設(shè)備系統(tǒng)，使得樹(shù)脂材料的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)的合理溫度，激光器點(diǎn)燃后也需要一定的穩(wěn)定時(shí)間。
（3）1、清洗模型，去除多余的液態(tài)樹(shù)脂。2、去除并修整原型的支撐。3、去除逐層硬化形成的臺(tái)階。4、后固化處理。
是最早出現(xiàn)的快速原型制造工藝，成熟度高。
由CAD數(shù)字模型直接制成原型，加工速度快，產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，無(wú)需切削工具與模具。
成型精度高(在0.1mm左右)、表面質(zhì)量好。
目前，用于SLA技術(shù)比較成熟的材料主要有以下四個(gè)系列:
① Ciba(瑞士)公司生產(chǎn)的CibatoolSL系列。
② Dupont(美國(guó))公司生產(chǎn)的SOMOS系列。
③ Zeneca(英國(guó))公司生產(chǎn)的Stereocol系列。
④ RPC(瑞士)公司生產(chǎn)的RPCure系列。
▲ 日本Unirapid公司打印的光敏樹(shù)脂物品
（t指厚度）
自從1988年美國(guó)3D Systems 公司推出第一臺(tái)商品化設(shè)備SLA250以來(lái)，光固化快速成型技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅速而廣泛的應(yīng)用，在概念設(shè)計(jì)的交流、單件小批量精密鑄造、產(chǎn)品模型、快速工模具及直接面向產(chǎn)品的模具等諸多方面廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空、電子、消費(fèi)品、娛樂(lè)以及醫(yī)療等行業(yè)。
通過(guò)快速熔模制造、翻砂鑄造等輔助技術(shù)，SLA可以用于復(fù)雜零件(如葉輪)的小批量生產(chǎn)，并進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)等部件的試制和試驗(yàn)。利用傳統(tǒng)工藝制造母模，成本較高且制作時(shí)間長(zhǎng)，采用SLA技術(shù)可以直接制作熔模鑄造的母模，時(shí)間和成本顯著降低。
▲利用SLA技術(shù)制成的葉輪模型
(圖片來(lái)源:fit-prototyping.de)
如何為SLA 3D打印挑選合適的光源？
▲ 英谷Grace X系列激光器
▲ 英谷Pulse系列激光器
由英谷自主研發(fā)生產(chǎn)的Pulse/Grace X 355-3000紫外激光器，應(yīng)用于3D行業(yè)時(shí)間久，一直以來(lái)都注重給用戶(hù)最優(yōu)化的體驗(yàn)，充分貼近客戶(hù)的實(shí)際需求。
這兩款激光器都具有高度的穩(wěn)定性，優(yōu)越的性能，且使用壽命長(zhǎng)，脈寬寬，適應(yīng)溫度環(huán)境能力強(qiáng)，使用時(shí)方便可靠，可以有效提升打印出來(lái)的產(chǎn)品的精度和效果。
