关于立体印刷快速成型制造的工艺简述

    立体印刷成型    

    这种成型法是目前世界上研究最深人、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成型方法。1984年立体印刷成型技术尚处于实验室研究阶段，1988年第一台可操作的制造系统商业化。1989年美国人Chryster首先在工程实践中应用这种技术，但直到1992年才引起足够重视。该技术的开拓者是美国3DSystem公司，它是全世界最大也是第一家RP制造商，产品市场占有率约为30%，其生产的SLA系列产品独占鳌头，并形成垄断市场。

    1）工艺原理

    立体印刷成型（SLA-StereolithagraphyApparatus)，又称立体光刻、光固化等。其基本工艺原理（如图4所示）是借助CAD进行所需要原型的三维几何造型，产生数据文件并处理成面化的模型。将模型内外表面用小三角平面化离散化，得到目前快速成型制造系统普遍采用的、默认为工业标准的STL(Stereolitho-graphy）文件格式。按等距离或不等距离的处理方法剖切模型，形成从底部到顶部一系列相互平行的水平截面片层，即通过计算机将面化模型剖切成系列横截面。利用扫描线算法对每个截面片产生包括截面轮廓路径和内部扫描路径两方面的最佳路径。同时在成型系统上对模型定位，设计支撑结构。

    切片信息及生成的路径信息作为控制成型机的命令文件（CLI文件），并编出各个层面的数控指令送人成型机。分层越薄，生成的零件精度越高，采用不等厚度分层的目的在于加快成型速度。

    激光成型机中的激光束按数控指令扫描，使盛于容器内的液态光敏树脂逐层固化并粘接在一起。固化过程从工作平台上的第一层液体开始，当第一层固化后，工作平台沿Z轴方向下降一段距离（即分层厚度，并考虑材料及工艺因素），使新一层液态树脂覆盖在已固化层上面，进行第二层固化。重复此过程至最后一层固化完毕，便生成了三维原型实体。储液槽中盛装的液态光敏树脂在一定波长（如325nm）和强度的紫外激光照射下就会在一定区域内固化即形成固化点。成型开始时，工作平台处在液面下某一确定的深度，如0.05~0.2mm。聚焦后的激光光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描即逐点固化。当一层扫描完成后未被激光照射的树脂仍然是液态的。然后升降架带动平台再下降一层高度刚刚成型的层面上面又布满一层树脂再进行第二层扫描形成一个新的加工层并与已固化部分牢牢连接在一起。

    对采用激光偏转镜扫描的成型机来说由于激光束被偏转而料射时焦距和液面光点尺寸是变化的，这直接影响薄层的固化。为了补偿焦距和光点尺寸的变化激光束扫描的速度也必须是实时调整的。另外，制作各薄层时扫描速度也必须根据被加工材料层厚度变化（分层厚度变化）而作调整。

    2）系统组成

    通常立体印刷成型系统由激光器、X-Y运动装置或激光偏转扫描器、光敏性液态聚合物、聚合物容器、控制软件和升降工作台等部分组成。