第二章 光固化快速成型工艺
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光固化快速成型工艺的基本原理和特点
光固化快速成型材料及设备 光固化成型的工艺过程
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光固化成型的精度及效率
微光固化快速成型制造技术
第二节 光固化快速成型材料及设备
快速成型材料及设备一直是快速成型技术研究与开发的核心，也是
快速成型技术重要组成部分。快速成型材料直接决定着快速成型技术制
可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型
制作的原型可以一定程度地替代塑料件
第一节 光固化快速成型工艺的基本原理和特点
缺点：Biblioteka 制件易变形成型过程中材料发生物理和化学变化 较脆，易断裂性能尚不如常用的工业塑料 设备运转及维护成本较高 液态树脂材料和激光器的价格较高 使用的材料较少 目前可用的材料主要为感光性的液态树脂材料 液态树脂有气味和毒性，并且需要避光保护，以防止提前发生聚 合反应，选择时有局限性 需要二次固化 经快速成型系统光固化后的原型树脂并未完全被激光固化。
间内迅速流平，这将会影响实体的精度。采用刮板刮切后，所需
数量的树脂便会被十分均匀地凃敷在上一叠层上，这样经过激光 固化后可以得到较好的精度，使产品表面更加光滑和平整。
图2-3 吸附式涂层结构 图2-2 光固化成型制造过程中残留的多余树脂
第一节 光固化快速成型工艺的基本原理和特点
2.2 光固化成型技术的特点
作的模型的性能及适用性，而快速成型制造设备可以说是相应的快速成 型技术方法以及相关材料等研究成果的集中体现，快速成型设备系统的
先进程度标志着快速成型技术发展的水平。
第二节 光固化快速成型材料及设备
2.2.1 光固化快速成型材料
1. 光固化材料优点及分类
光固化材料是一种既古老又崭新的材料，与一般固化材料比较，光固化材料 具有下列优点：
（1）固化快 可在几秒钟内固化，可应用于要求立刻固化的场合。 （2）不需要加热 这一点对于某些不能耐热的塑料、光学、电子零件来说十分有用。 （3）可配成无溶剂产品 使用溶剂会涉及到许多环境问题和审批手续问题，因此每个工业部门都力图减少使 用溶剂。 （4）节省能量。 各种光源的效率都高于烘箱。
（5）可使用单组分，无配置问题，使用周期长。
7）产品可以直接用于注塑模具。
第二节 光固化快速成型材料及设备
(3)混杂型光固化树脂 目前的趋势是使用混杂型光固化树脂。其优点主要有： 1）环状聚合物进行阳离子开环聚合时，体积收缩很小甚至产生膨 胀，而自由基体系总有明显的收缩。混杂型体系可以设计成无收缩的 聚合物。 2）当系统中有碱性杂质时，阳离子聚合的诱导期较长，而自由基 聚合的诱导期较短，混杂型体系可以提供诱导期短而聚合速度稳定的 聚合系统。
第二章 光固化快速成型工艺
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光固化快速成型工艺的基本原理和特点
光固化快速成型材料及设备 光固化成型的工艺过程
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光固化成型的精度及效率
微光固化快速成型制造技术
第一节 光固化快速成型工艺的基本原理和特点
2.1 光固化成型的基本原理
光固化成型工艺的成型过程如图2-1示。液 槽中盛满液态光敏树脂，氦－镉激光器或 氩离子激光器发出的紫外激光束在控制系 统的控制下按零件的各分层截面信息在光 敏树脂表面进行逐点扫描，使被扫描区域 的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成 零件的一个薄层。一层固化完毕后，工作
优点：

成型过程自动化程度高 SLA系统非常稳定，加工开始后，成型过程可以完全自动化，直至原型制作
完成。

尺寸精度高 SLA原型的尺寸精度可以达到±0.1mm。 优良的表面质量 虽然在每层固化时侧面及曲面可能出现台阶，但上表面仍可得到玻璃状的效 果。


可以制作结构十分复杂的模型、尺寸比较精细的模型
快速成型与快速模具制造技术及其应用
机械工业出版社（第三版）
第二章
光固化快速成型工艺
第二章 光固化成型工艺
光固化快速成型工艺，也常被称为立体光刻成型，英文的名称为
StereoLithography，简称SL，也有时被简称为SLA（StereoLithography
Apparatus），该工艺是由Charles Hull于1984年获得美国专利，是最早发 展起来的快速成型技术。自从1988年3D Systems公司最早推出SLA商品化 快速成型机SLA -250以来，SLA已成为目前世界上研究最深入、技术最 成熟、应用最广泛的一种快速成型工艺方法。它以光敏树脂为原料，通 过计算机控制紫外激光使其凝固成型。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、几何形状较复杂的原型。
台下移一个层厚的距离，以使在原先固化
好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂， 刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后进 行下一层的扫描加工，新固化的一层牢固 地粘结在前一层上，如此重复直至整个零 件制造完毕，得到一个三维实体原型。
图2-1 光固化快速成型工艺原理
第一节 光固化快速成型工艺的基本原理和特点
因为树脂材料的高粘性，在每层固化之后，液面很难在短时
第二节 光固化快速成型材料及设备
(2)阳离子光固化树脂
主要成分为环氧化合物。用于光固化工艺的阳离子型齐聚物和活性稀释 剂通常为环氧树脂和乙烯基醚。环氧树脂是最常用的阳离子型齐聚物，其 优点如下：
1）固化收缩小，预聚物环氧树脂的固化收缩率为2%~3%，而自由基 光固化树脂的预聚物丙烯酸酯的固化收缩率为5%~7%。 2）产品精度高。 3）阳离子聚合物是活性聚合，在光熄灭后可继续引发聚合。 4）氧气对自由基聚合有阻聚作用，而对阳离子树脂则无影响。 5）粘度低。 6）生坯件强度高。
（6）可以实现自动化操作及固化，提高生产的自动化程度，从而提高生产效率和经济效益。
第二节 光固化快速成型材料及设备
用于光固化快速成型的材料为液态光固化树脂，或称液态光敏树脂。 光固化树脂材料中主要包括齐聚物、反应性稀释剂及光引发剂。根据光 引发剂的引发机理，光固化树脂可以分为三类： (1)自由基光固化树脂 主要有三类：第一类为环氧树脂丙烯酸酯，该类材料聚合快、原型 强度高但脆性大且易泛黄；第二类为聚酯丙烯酸酯，该类材料流平和固 化好，性能可调节；第三类材料为聚氨酯丙烯酸酯，该类材料生成的原 型柔顺性和耐磨性好，但聚合速度慢。稀释剂包括多官能度单体与单官 能度单体两类。此外，常规的添加剂还有阻聚剂、UV稳定剂、消泡剂、 流平剂、光敏剂、天然色素等。其中的阻聚剂特别重要，因为它可以保 证液态树脂在容器中保持较长的存放时间。