光固化成形,又称为光敏液相固化法、
立体印刷和立体光刻。在液槽内盛有液态的
光敏树脂,在
紫外光照射下产生固化,工作平台位于液面之下。成形作业时,聚焦后的
激光束或紫外光光点在液面上按计算机指令由点到线,由线到面的逐点扫描,扫描到的地方光敏树脂液被固化,未被扫描的地方仍然是液态树脂。当一个层面扫描完成后,升降台下降- 个层片厚度的距离,重新覆盖一层液态光敏树脂,再次进行第二层扫描,新固化的一一层牢固地粘接在前一层上,如此重复直至整个三维零件制作完毕。
简介
光固化成形工艺也被称为立体光刻成形,属于快速成形工艺的一种(Stereo lithography Appearance) 该工艺是美国于1986年研制成功的一种快速成形工艺,1987年获美国专利,是最出现的、技术最成熟、应用最广泛的快速原型技术。它以
光敏树脂为原料,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,通过计算机控制紫外激光石器逐层凝固成形。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、几何形状复杂的原型。
特点
1)光固化成形是最早出现的快速原型制造工艺,成熟度高,已经过时间的检验。
2)由
CAD数字模型直接制成原型,加工速度快,产品生产周期短,无需切削工具与模具。
3)可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成形的原型和模具。
4)使CAD数字模型直观化,降低错误修复的成本。
5)为实验提供试样,可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核。
6)可联机操作,可远程控制,利于生产的自动化。
不足
1)SLA系统造价高昂,使川和维护成本过高。
2)SLA系统是要对液体进行操作的精密设备,对工作环境要求苛刻。
3)成形件多为树脂类,强度、刚度、耐热性有限,不利于长时间保存。
4)预处理软件与驱动软件运算量大,与加工效果关联性太高。
5)软件系统操作复杂,入门困难,使用的文件格式不为广大设计人员所熟悉。
6)立体光固化成形技术被单一公司所垄断。
应用
SLA技术主要用于制造多种
模具和模型等,还可以在原料中通过加入其他成分,用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快,精度较高,但由于树脂固化过程中产生收缩,不可避免地会产生应力或引起形变,因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。
分类
自由液面式
自由液面式SL的成形过程是:液槽中盛满液态
光固化树脂(即
光敏树脂),一定波长的激光光束按计算机的控制指令在液面上有选择地逐点扫描固化(或整层固化),每层扫描固化后的树脂便形成一个二维图形。一层扫描结束后,升降台下降一层厚度,然后进行第二层扫描,同时新固化的一层牢固地粘在前一层上,如此重复直至整个成形过程结束。
约束液面式
约束液面式与自由液面式的方法正好相反:光从下面往上照射,成形件倒置于基板上,即最先成形的层片位于最上方,每层加工完之后,Z轴向上移动一层距离,液态树脂充盈于刚加工的层片与底板之间,光继续从下方照射,最后完成加工过程。
约束液面式可提高零件制作精度,不需使用刮平树脂液面的机构,制作时间有较大缩短。