光固化技術(shù)原理是什么？

光固化技術(shù)是什么？

光固化技術(shù)（Stereo Lithography Apparatus, 簡(jiǎn)稱SLA），原名立體光固化成型技術(shù)，指光固化材料（光敏樹(shù)脂等）在激光或者其他數(shù)字光（波長(zhǎng)）的照射下快速固結(jié)成型。

光固化技術(shù)不可逆，光敏材料加熱后只會(huì)燃燒，不會(huì)融化。在光固化技術(shù)分類中，還有LCD，DLP，CDLP等分支技術(shù)，其區(qū)別在于其光源的不同。目前成型速度最快的時(shí)CDLP技術(shù)，來(lái)自于美國(guó)的Carbon公司。

光固化技術(shù)原理

1.構(gòu)建平臺(tái)首先位于液體光聚合物的槽中，與液體表面的距離為一層高度。

2.紫外線激光通過(guò)選擇性固化聚合樹(shù)脂來(lái)產(chǎn)生下一層。激光束通過(guò)一組反射鏡聚焦在預(yù)定的路徑上。掃描模型的整個(gè)橫截面積，因此生產(chǎn)的零件是完全實(shí)心的。

3.鋪完一層后，平臺(tái)移動(dòng)一段安全距離，清掃器刀片重新覆蓋表面。然后重復(fù)該過(guò)程，直到零件完成。

4.印刷后，零件處于沒(méi)有完全固化狀態(tài)，如果需要非常高的機(jī)械和熱性能，則需要在紫外光下進(jìn)一步后處理。

光固化打印參數(shù)

●層高：25-100um。

較低的層高度能夠更準(zhǔn)確地捕獲打印件彎曲的幾何形狀，但增加了成型時(shí)間（和成本）和打印失敗的可能性。100um的層高適用于最常見(jiàn)的應(yīng)用。

●構(gòu)建大小：構(gòu)建大小決定了打印機(jī)類型

自下而上：桌面式打印機(jī)（如 Formlabs）

自上而下：工業(yè) SLA 系統(tǒng)。

自下而上的光固化打印機(jī)更容易制造和操作，但其構(gòu)建尺寸有限，因?yàn)閯冸x步驟中應(yīng)用于該部分的力可能導(dǎo)致打印失敗。

自上而下的光固化打印機(jī)可以擴(kuò)展到非常大的構(gòu)建尺寸，而不會(huì)在精度上造成很大損失。這些系統(tǒng)的先進(jìn)能力造成成本更高。

支撐

自上而下的光固化打印機(jī)中，它們需要精確打印懸挑和橋接梁（臨界懸挑角通常為30°）。物體可以定位在任何位置，通常情況下打印平整，以盡量減少支撐量和總層數(shù)。

自下而上的光固化打印機(jī)中，情況比較復(fù)雜。打印懸挑和橋梁時(shí)仍然需要支撐，但最大限度地減少每層的橫截面積是最關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)闄M截面積越大，其向上拔模的就越大，會(huì)造成打印變形。

光固化打印材料

SLA光固化 材料以液體樹(shù)脂的形式出現(xiàn)。樹(shù)脂每升的價(jià)格差別很大，標(biāo)準(zhǔn)材料的價(jià)格從大約300元，到特殊材料（如可鑄造或牙科樹(shù)脂）的2800元不等。工業(yè)級(jí)SLA提供的材料范圍比桌面級(jí) SLA 打印機(jī)更廣，使設(shè)計(jì)師更密切地控制打印件的機(jī)械性能。

SLA 材料（熱組）比使用 FDM 或 SLS（熱塑性塑料）生產(chǎn)的材料更脆，因此，SLA 部件通常不用于將承擔(dān)大量負(fù)載的功能原型。材料的進(jìn)步可能會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)改變這種狀況。

光固化打印問(wèn)題

Curling（卷曲）：在凝固/固化過(guò)程中，樹(shù)脂暴露在打印機(jī)的光源下時(shí)略有收縮。當(dāng)收縮量相當(dāng)大時(shí)，新層和先前凝固的材料之間會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，從而導(dǎo)致該部分的卷曲。

Layer Adhesion（層附著力）：SLA 打印部件具有等向機(jī)械特性。

在打印過(guò)程完成之后，SLA 固化也將繼續(xù)進(jìn)行。

為了達(dá)到最佳的機(jī)械性能，SLA 部件必須經(jīng)過(guò)固化，在強(qiáng)烈的紫外線下（有時(shí)在高溫下）將其放入固化盒中。這大大提高了 SLA 部分的硬度和耐溫性，但使其更加脆。將打印件放在陽(yáng)光下也會(huì)誘發(fā)固化。長(zhǎng)時(shí)間暴露于紫外線對(duì)SLA部件的物理特性和外觀有不利影響：它們可能會(huì)卷曲、變得非常脆和改變顏色。因此，強(qiáng)烈建議在使用前涂上透明紫外丙烯酸涂料。

光固化打印機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)

●SLA 可以生產(chǎn)具有非常高精度和復(fù)雜細(xì)節(jié)的部件。

●SLA 部件表面非常光滑，是視覺(jué)原型的理想之選。

●提供特殊 SLA 材料，如透明、靈活和可施放的脂質(zhì)。

缺點(diǎn)

●SLA 部件通常很脆，不適合功能原型。

●當(dāng)零件暴露在陽(yáng)光下時(shí)，SLA 部件的機(jī)械特性和視覺(jué)外觀會(huì)降低。

●始終需要支撐結(jié)構(gòu)，并且需要后處理以去除 SLA 部分上留下的支撐。

光固化應(yīng)用場(chǎng)景

3D光固化打印機(jī)最適合生產(chǎn)具有非常光滑的表面和非常精細(xì)細(xì)節(jié)的視覺(jué)原型。

●臺(tái)式SLA非常適合以實(shí)惠的價(jià)格制造小型（"小于拳頭"）注塑式零件。

●工業(yè) SLA 機(jī)器可以生產(chǎn)非常大的部件（大至 1500 x 750 x 500 mm）。

光固化打印機(jī)一成為首飾，低運(yùn)行注塑和許多牙科和醫(yī)療應(yīng)用的理想選擇。