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光固化 | 创新制造方式 3D打印之SLA技术解析

时间:2018/8/9 18:00:00

      SLA(Stereo lithography Appearance),即立体光固化成型方式。是用特定波长与强度的紫外光照射液态光敏树脂发生聚合反应,以逐层固化并生成三维实体的成型方式,SLA是最早实用化的快速成型技术。

      光固化技术最早可以追溯到1977年,美国的Swainson提出使用射线来引发材料相变,制造三维物体。由于资金问题,该项目于1980年终止。同样的研究于1984年在巴特尔实验室(Battelle Laboratories)展开,该研究项目被称为光化学加工(Photochemical Machining),但是没能够实现商业化。直到1983年,Charles Hull发明了光固化成型技术,并在1986年获得申请专利。同年,Charles Hull在加利福尼亚州成立了3D Systems公司,致力于将光固化技术商业化。1988年,3D Systems推出第一台商业设备SLA-250,光固化快速成型技术在世界范围内得到了迅速而广泛的应用。SLA-250的面世成为了3D打印技术发展史上的一个里程碑事件,其设计思想和风格几乎影响了后续所有的3D打印设备。

    SLA技术原理


      SLA利用紫外线照射液体光敏树脂使其固化,加工过程中平台会逐层沉入树脂槽,树脂槽中盛满液态树脂,紫外光在偏转振镜的作用下照射在液面上,按截面轮廓信息扫描,光点经过的地方,受照射的液体就会固化,一次平面扫描便加工出一个与分层平面图形相对应的层面,并与前一层已固化部分牢固地粘接起来,如此反复直至整个工件完成。

      采用SLA工艺一般还需要清洗、去支撑、打磨、再固化处理,以得到符合要求的产品。SLA工艺对于悬壁部位需要添加支撑,产品和支撑为同一材质,对于彩色模型,需后期上色处理。

SLA成型技术工艺过程

      SLA的成型过程并不复杂,但是却是循序渐进的过程。首先,通过CAD设计出三维实体模型,利用离散程序将模型进行切片处理,设计扫描路径,产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;

      其次,激光光束通过数控装置控制的扫描器,按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面,使表面特定区域内的一层树脂固化后,当一层加工完毕后,就生成零件的一个截面;



      然后, 升降台下降一定距离, 固化层上覆盖另一层液态树脂,再进行第二层扫描,第二固化层牢固地粘结在前一固化层上,这样一层层叠加而成三维工件原型;

      最后,将原型从树脂中取出后,进行最终固化,再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。

SLA技术的优势

      作为3D打印成型技术中最早出现的快速原型制造工艺,SLA技术经过时间的检验,成熟度较高,而且在缩短生产周期、降低错误修复成本、以及自动化生产上具有一定优势。主要体现在:



1、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。

2、可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具。

3、使CAD数字模型直观化,降低错误修复的成本。

4、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。

5、可联机操作,可远程控制,利于生产的自动化。


SLA技术的缺陷

在肯定其优点的同时,SLA技术存在的缺陷不可回避,只有兼顾利弊,才有助于在实际应用中做出合理化选择。而其缺陷主要体现在: