@2光固化快速成型工艺
光固化成型的步骤
光固化成型的步骤光固化成型是一种利用紫外线或可见光照射固化树脂的工艺，广泛应用于3D打印、光刻、涂层等领域。
以下是光固化成型的一般步骤，共分为前期准备、加料、涂布、光照固化和后期处理五个步骤。
1. 前期准备：在进行光固化成型之前，需要进行一些前期准备工作。
首先，准备好所需的光敏树脂材料，根据具体要求选择合适的树脂类型。
然后，根据设计要求准备好相应的模具或制作底板，保证光固化成型的精度和形状。
最后，确保光源和光固化设备的正常运行，以及工作环境的安全性。
2. 加料：将准备好的光敏树脂材料注入到模具中，或者直接倒在制作底板上。
在加料的过程中，需要控制好树脂的用量和均匀性，以确保成型品的质量。
同时，还可以根据需要添加一些颜料或填充剂，以调整成型品的特性或性能。
3. 涂布：如果是在底板上进行光固化成型，需要使用刮刀或刷子将树脂均匀涂布在底板表面，以确保成型品的平整度和光固化的均匀性。
在涂布过程中，要注意控制涂布厚度和涂布速度，避免出现过厚或不均匀的情况。
4. 光照固化：将涂布好的树脂放置在光固化设备中，通过紫外线或可见光照射树脂表面，引发光敏固化剂的活化，使树脂快速固化和硬化。
光照时间和光照强度需要根据具体的树脂类型和厚度来确定，通常需要一定的时间来确保树脂完全固化。
在光照固化的过程中，要注意保持光源和固化设备的稳定，以及确保光照的均匀性和一致性。
此外，要注意避免树脂表面产生氧化或污染，以免影响光固化效果和成型品的质量。
5. 后期处理：光固化后，可以根据需要对成型品进行后期处理。
例如，可以进行表面修整、去除多余的残留物、打磨或喷涂等，以获得最终的成品。
同时，还可以进行相关测试和检查，确保成型品的质量和性能符合要求。
需要注意的是，不同的光固化成型工艺可能会有一些特殊的步骤或要求。
因此，在具体操作过程中，应根据所使用的材料和设备的要求，遵循相应的操作规范和注意事项。
只有正确使用光固化成型技术，才能获得高质量的成型品和满意的成形效果。
光固化成形
激光器 扫描器 立板 网板 沉块 刮板 反射镜 光路板
树脂槽
快速成型制造技术
激光器：提供光固化光源，波长355nm紫外光 扫描器：使激光实现X-Y方向扫描 聚焦镜：使激光在焦点处会聚 反射镜：光路调整 立板：固定Z向工作台，固定液位调整系统 网板：支撑快速成型制件 树脂槽：盛装液体光固化树脂 沉块：调整液位，保证XY方向扫描精度 刮平装置：真空吸附刮平装置，保证层厚度
激励能源：使原子从低能级跃迁到高能级，形成粒子数反 转分布的外界能量。
激光器技术
一个外来光子激发原子产生另一个同性质的光子，这就是 说一个光子放大为 N1 个光子， N1 个光子将诱发出 N2 光子 （ N2>N1 ） …… 在原子受激辐射过程中，光被加强了，这 个过程就被称为光放大。
E2 E2－E1 E2－E1 E2 入射波 E2 出射波
SLA成形原理
3 、 激光束对新一层树 脂进行扫描固化，使新 固化的一层牢固地粘合 在前一固化层上。
4、重复 2 步和 3步，至整个 零件原型制造完毕。
最后升降台升出液体 树脂表面，即可取出工件， 进行清洗、后固化以及表 面光洁处理。
SLA成系统由激光器、 扫描器、光敏树脂、液槽、 升降台、树脂涂敷装置和 控制软件组成。
SLA成形系统扫描器
振镜是一种矢量扫描器件，它是一种特殊的摆动电机， 基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩，但与旋转电机不 同，其转子上通过机械纽簧或电子的方法加有复位力矩， 大小与转子偏离平衡位置的角度成正比，当线圈通以一定 的电流时，转子发生偏转到一定的角度时，电磁力矩与回 复力矩大小相等，故不能象普通电机一样旋转，只能偏转， 偏转角与电流成正比，与电流计一样，故振镜又叫电流计 扫描器（ galvanometric scanner ），反射镜安装在转轴出 端，由转子带动偏转。
光固化的工艺流程和工艺特点
光固化的工艺流程和工艺特点下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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光固化成型工艺的基本原理
光固化快速成型作为增材制造技术中的一种，主旨也是基于离散堆积的思想，以液态光敏树脂作为成型原料，其成型原理如图２－１所示。
首先，在主液槽中填充适量的液态光敏树脂。
然后，特定波长的激光在计算机的控制下沿分层切片所得的截面信息逐点进行扫描，当聚焦光斑扫描处的液态光敏树脂吸收的能量满足式２－１之后，便会发生聚合反应。
一层截面完成固化之后，便形成制件的一个截面薄层。
此时，工作台再下降一个层高的高度，使得先前固化的薄层表面被新的一层光敏树脂覆盖。
之后，由于树脂黏度较大和先前已固化薄层表面张力的影响，新涂敷的光敏树脂实际上是不平整的，需要专用刮板将之刮平，以便进行下一层的扫描固化，使得新固化的层片牢固的粘结在前一层之上。
反复上述步骤，层片即在计算机的控制下依次堆积，最终形成完整的成型制件，再去除支撑，进行相应的后处理，即可获得所需的产品。
从光固化快速成型的原理和它所使用的材料来看，光固化快速成型主要有如下一些特点：（1）光固化快速成型技术是最早出现的快速成型制造工艺，成熟度最高，经过时间的检验；（2）成型速度较快，系统工作相对稳定；（3）可以打印的尺寸也比较大，有可以做到2m的大件，关于后期处理特别是上色都比较容易；（4）尺寸精度高，可以做到微米级别；（5）表面质量较好，比较适合做小件及较精细件。
光固化快速成型的不足之处在于：（1）设备造价高昂，使用和维护成本高。
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；（2）成型件多为树脂类，材料价格贵，强度、刚度、耐热性有限，不利于长时间保存；（3）这种成型产品对贮藏环境有很高的要求，温度过高会熔化，工作温度不能超过HXTC。
光敏树脂固化后较脆，易断裂，可加工性不好。
成型件易吸湿膨胀，抗腐蚀能力弱；（4）需要设计工件的支撑结构，以便确保在成型过程中制作的每一个结构部位都能可靠定位，支撑结构需在未完全固化时手工去除，容易破坏成型件。
叙述光固化快速成型的原理
叙述光固化快速成型的原理光固化快速成型（Stereolithography，简称SLA）是一种基于光固化原理的三维打印技术。
它通过逐层固化液态光敏聚合物材料，实现了高精度、高速度的三维物体制造。
光固化快速成型的原理是基于光敏聚合物材料的特性。
在SLA中，首先需要将设计好的三维模型输入到计算机中，并通过软件将模型分割成薄片状的层次，每一层都有自己的二维轮廓。
然后，通过激光或者LED光源照射到涂覆在建造平台上的光敏聚合物材料上，使其固化成固体。
在光敏聚合物材料中，含有光敏剂，其作用是吸收光能并引发聚合反应。
当激光或者LED光源照射到光敏聚合物材料上时，光敏剂会吸收光能，从而引发材料的聚合反应。
聚合反应使得光敏聚合物材料从液态变为固态，固化成一层薄片。
完成一层的固化后，建造平台会向下移动一定的距离，以便为下一层的固化提供空间。
然后，再次通过激光或者LED光源照射到新涂覆的光敏聚合物材料上，使其固化成固体。
如此循环，逐层堆叠固化，直到整个三维模型被构建完成。
在光固化快速成型过程中，需要注意的是光敏聚合物材料的选择和光源的选择。
光敏聚合物材料的选择应根据所需物体的特性和要求来确定，包括强度、韧性、透明度等。
而光源的选择则应根据光敏聚合物材料的特性和反应速度来确定，以确保固化过程的高效和准确。
光固化快速成型技术具有许多优点。
首先，由于采用了逐层固化的方式，可以制造出非常复杂的结构和细节，实现高精度的制造。
其次，光固化快速成型速度快，可以大大缩短制造周期，提高生产效率。
此外，由于光固化快速成型是一种无需模具的制造技术，因此能够节省制造成本，并且可以根据需要灵活调整和修改设计。
光固化快速成型技术在众多领域都有广泛的应用。
例如，在产品设计和开发过程中，可以通过光固化快速成型技术制造出产品样品，用于验证设计并进行市场测试。
在医疗领域，可以利用光固化快速成型技术制造出个性化的医疗器械和假体。
在航空航天领域，可以利用光固化快速成型技术制造出复杂的零部件和模型。
光固化快速成型工艺
上海联泰科技有限公司: RS系列
第2章 光固化快速成型工艺
2.2 SLA设备
材 料 及 设 备
第一台RP商品化设备： 3D Systems公司的SLA250机型
第2章 光固化快速成型工艺
2.2 SLA设备
材 料 及 设 备
SLA5000机型
加工尺寸：508×508×584mm 激光扫描速度：5m/s 最小层厚：0.05mm
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
CPS快速成型机
设备结构简介
材 1.机械结构 料 (3)树脂循环系统
及 保证在制作过程中树脂液面位置不变，以保证聚焦光斑大 设 小恒定。
备 利用树脂恒定补充，动态溢流的原理保持树脂液而不变。
基本结构: 树脂内槽、树脂外槽、排液口、液轮、 内流电机、溢流槽。
第2章 光固化快速成型工艺
有台阶不平及不同层面间的曲面不平；适合做小件及 精细、复杂件。
第2章 光固化快速成型工艺
缺点
2.1 1、需要专门实验室环境，维护费用高昂。
基 2、成型件需要后处理，二次固化，防潮处理等工序。 本 3、光敏树脂固化后较脆，易断裂，可加工性不好；工作温 原 度不能超过100℃，成形件易吸湿膨胀，抗腐蚀能力不强。
材
料
整套设备分为两部分，即成型 室部分和电器控制部分。
及
安装时，两部分合为一起保持
设
设备的整体性，分体的结构便
备
于包装和运输。
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
材 料 及 设 备
CPS快速成型机 设备结构简介
1.机械结构 (1) Z轴升降工作台
完成托板的升降运动。 在制作过程中，进行每一层的步进， 制作完成后，实现工作台快速提升出 树脂液面，以方便零件的取出。
快速成型技术的种类
快速成型技术的种类
快速成型技术是一种以数字化模型为基础，通过逐层堆积材料，实现快速制造物品的技术。
快速成型技术的种类很多，常见的有以下几种：
1. 光固化快速成型技术：通过紫外线或激光束照射光敏树脂，使其固化成所需形状。
2. 喷墨式快速成型技术：通过喷墨头控制液体喷射，将粉末材料逐层喷涂并加固。
3. 熔融沉积式快速成型技术：将金属丝或粉末熔化，通过火焰或电弧喷射，逐层沉积成型。
4. 熔化层压式快速成型技术：将塑料或金属粉末加热或熔化，通过喷嘴或挤出机，逐层堆叠并加固。
5. 粉末烧结式快速成型技术：将粉末压缩成形，然后通过高温处理或激光束烧结，实现快速成型。
以上是常见的几种快速成型技术，它们各有优劣，可以根据具体需求选择合适的技术。
- 1 -。
第二章_光固化快速成型工艺
（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。 （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
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。
图2-4 树脂对激光的吸收特性
第二节 光固化快速成型材料及设备
3.光固化成型材料介绍
下面分别介绍Vantico公司、3D Systems公司以及DSM公司的光固 化快速成型材料的性能、适用场合以及选择方案等。
（1）Vantico公司的SL系列
下表给出了Vantico公司提供的光固化树脂在各种3D Systems公司光 固化快速成型系统和原型不同的使用性能和要求情况下的光固化成型材 料的选择方案。
第二节 光固化快速成型材料及设备
2. 光敏树脂的组成及其光固化特性分析 （1）光敏树脂 用于光固化快速成型的材料为液态光敏树脂，主要由齐聚物、光引 发剂、稀释剂组成。 齐聚物是光敏树脂的主体，是一种含有不饱和官能团的基料，它的 末端有可以聚合的活性基团，一旦有了活性种，就可以继续聚合长大， 一经聚合，分子量上升极快，很快就可成为固体。 光引发剂是激发光敏树脂交联反应的特殊基团，当受到特定波长的 光子作用时，会变成具有高度活性的自由基团，作用于基料的高分子聚 合物，使其产生交联反应，由原来的线状聚合物变为网状聚合物，从而 呈现为固态。光引发剂的性能决定了光敏树脂的固化程度和固化速度。
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运动形式： 步进电机驱动，丝杠传动，导轨导向。 以保证Z向的运动精度。
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
CPS快速成型机 设备结构简介 1.机械结构 (2) X-Y方向工作台 主要完成聚焦镜头在液面上 的二维精确扫描，实现每一 层的固化。 采用步进电机驱动、精密 同步带传动、精密导轨导向 的运动方式。
2.2
材 料 及 设 备
加工尺寸： 508×508×600mm 激光扫描速度：9.52m/s 最小层厚：0.025mm
SLA7000机型
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
材 料 及 设 备
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
材 料 及 设 备
上海联泰科技有限公司 RS-350S机型
第2章 光固化快速成型工艺
材 料 及 设 备
扫描系统、机械结构
第2章 光固化快速成型工艺
2.3
工 艺 过 程
（1） CAD模型及STL文件 1、前处理 （2） CAD模型的定向（选择模型的 摆放方向和位置，设计支撑。） 悬垂部分和较大的悬臂及粱
第2章 光固化快速成型工艺
2.3
支撑结构
作用：固定零件、保持零件形状、减少翘曲变形等
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
SLA设备
研究单位
材 料 及 设 备
美国: 3D Systems公司——SLA系列
Aaroflex公司
日本: SONY/D-MEC公司 Teijin Seiki公司 德国: EOS公司 西安交通大学: SPS系列、LPS系列、CPS系列 上海联泰科技有限公司: RS系列
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
SLA材料
Vantico公司的SL系列 3D System公司的ACCURA系列 DSM公司的SOMOS系列
材 料 及 设 备
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
SLA材料
Vantico公司： SL5510—可满足多种生产要求，由其制作了原型 精度的工业标准。
材 料 及 设 备
第2章 光固化快速成型工艺
2.1
优点
1、成形速度较快。 2、可以制作结构十分复杂的模型（复杂的内部结构、中空 结构等）。 3、系统工作稳定、分辨率较高。 4、尺寸精度高，可确保工件的尺寸精度在0.1mm（国内 SLA精度在0.1-0.3mm之间，且存在一定的波动性）。
基 本 原 理 和 特 点
5、表面质量较好，工件的最上层表面很光滑，侧面可能 有台阶不平及不同层面间的曲面不平；适合做小件及 精细、复杂件。
(2)加载成型数据文件
第2章 光固化快速成型工艺
2.3
2. 快速成型制作 SLA工艺原型制作实例
工 艺 过 程
(3) 选择工艺参数 (4)制作 (5)退出系统
第2章 光固化快速成型工艺
2.3
SLA工艺原型制作实例
工 艺 过 程
3.后处理 清洗 (酒精) 去支撑 (锉刀和刀片) 外表面打磨,去除多余的毛边
SL7540—制作的原型性能类似于聚丙烯。 SL5530HT—使用温度可超过200℃。
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
SLA材料
3D Systems公司的SLA材料Accura Si 40：
材 料 及 设 备
★可以达到ABS工程塑料的膨胀、弯曲性能； ★有着与ABS工程塑料相同的耐高温性能，是第一 种既具有高耐热性、又有韧性的材料，适用于汽车 应用,其性能与尼龙66相似。 ★部件透明，能被钻孔，攻螺纹和用螺栓连接。
2.2
CPS快速成型机
材 料 及 设 备
CPS快速成型机采用普通紫外光源，通过光纤将经过 一次聚焦后的普通紫外光导入透镜，经过二次聚焦后， 照射在树脂液液面上。
二次聚焦镜夹持在二维数控工作台上，实现X-Y二维 扫描运动，配合Z轴升降运动，从而获得三维实体。
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
CPS快速成型机 设备结构简介 整套设备分为两部分，即成型 室部分和电器控制部分。
工作台升降时间
等待时间
扫描速度（V↑，单位长度的固化时间↓） 扫描间距（H ↑ ，单位面积的扫描路径↓ ， 扫描时间扫描） 扫描方式 分层厚度
根据工艺要求确定
第2章 光固化快速成型工艺
2.5
微 光 固 化 快 速 成 型 工 艺
应用领域 — 微机电和生物工程等领域
（微米或亚微米级的细微结构）
优化：光路系统、机械传动系统
第2章 光固化快速成型工艺
SLA—StereoLithography Apparatus 光固化(立体光刻、光成形)等，是美国的C. Hull于 1986年研制成功的一种RP工艺，1987年获美国专 利，称为SL工艺，1988年美国3D Systems公司推 出第一台商用样机SLA-1。 SLA工艺是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛 的快速原型技术。
第2章 光固化快速成型工艺
2.3
SLA工艺原型制作实例 1. 数据准备 (1) STL格式转换 进入数据准备系统中，加载零件的STL文件。
工 艺 过 程
第2章 光固化快速成型工艺
2.3
1. 数据准备 SLA工艺原型制作实例 (2)零件定向 (3)参数设置 （分层参数） (4)分层切片 (5)支撑编辑
2.3
2、原型制作 给定工艺参数，完成分层固化成型。
工 艺 过 程
清洗模型，去除多余的液态树脂。 去除并修整原型的支撑。 3、后处理 去除逐层硬化形成的台阶。 后固化处理。
第2章 光固化快速成型工艺
2.3
SLA工艺原型制作实例
工 艺 过 程
某航空发动机上的一个小叶轮，其外圆内径 为100mm，高度为30mm，单个制作过程大 约需要1h。
设备、工艺、材料
第2章 光固化快速成型工艺
2.4
精 度 及 效 率
1、数据处理产生的误差
STL格式转换造成的误差 分层切片造成的误差
第2章 光固化快速成型工艺
2.4
精 度 及 效 率
第2章 光固化快速成型工艺
2.4
精 度 及 效 率
第2章 光固化快速成型工艺
2.4
精 度 及 效 率
2、成型过程产生的误差
工 艺 过 程
防止零件的最底层 直接粘结在加工平台上
防止产生漂移
防止零件在完全固化前 发生翘曲或塌陷
第2章 光固化快速成型工艺
2.3
支撑结构
工 艺 过 程
1、用于大面积的支撑区域
2、狭长的支撑区域 3、用于非常小的支撑区域，并且要比待支撑区域稍大。 4、用于垂直悬臂，可以大大减少支撑体积，提高支撑的 可去除性。
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
SLA材料
DSM公司的Somos ProtoTherm 14120光敏树脂：
材 料 及 设 备
★能制作具有高强度、耐高温、防水等功能的零件。 ★用此材料制作的零部件外观呈现为乳白色。 ★与其它耐高温光固化材料不同的是：此材料经过后期高 温加热后，拉伸强度明显增大，同时断裂延伸率仍然保持 良好。 ★能够理想地应用于汽车及航空等领域内需要耐高温的重 要部件上。
材 料 及 设 备
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
CPS快速成型机 设备结构简介 1.机械结构 (3)树脂循环系统 保证在制作过程中树脂液面位置不变，以保证聚焦光斑大 小恒定。 利用树脂恒定补充，动态溢流的原理保持树脂液而不变。 基本结构: 树脂内槽、树脂外槽、排液口、液轮、 内流电机、溢流槽。
材 料 及 设 备
第2章 光固化快速成型工艺
2.1
缺点
1、需要专门实验室环境，维护费用高昂。
2、成型件需要后处理，二次固化，防潮处理等工序。 3、光敏树脂固化后较脆，易断裂，可加工性不好；工作温 度不能超过100℃，成形件易吸湿膨胀，抗腐蚀能力不强。
基 本 原 理 和 特 点
4、光敏树脂对环境有污染，使皮肤过敏。
5、需对整个截面进行扫描固化，成型时间较长，因此制作 成本相对较高。 6、需要设计工件的支撑结构，以便确保在成型过程中制作 的每一个结构部分都能可靠定位，支撑结构需在未完全固 化时手工去除，容易破坏成型件。
材 料 及 设 备
安装时，两部分合为一起保持 设备的整体性，分体的结构便 于包装和运输。
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
CPS快速成型机 设备结构简介 1.机械结构 (1) Z轴升降工作台
材 料 及 设 备
完成托板的升降运动。 在制作过程中，进行每一层的步进， 制作完成后，实现工作台快速提升出 树脂液面，以方便零件的取出。
机器误差
树脂收缩变形
加工参数设置误差
第2章 光固化快速成型工艺
2.4
精 度 及 效 率
2、成型过程产生的误差
机器误差
●制样平台Z方向升降运动误差 Z方向的尺寸误差 ●激光束扫描的定位误差、扫描路径误差
匹配
堆积过程中的 层厚精度
第2章 光固化快速成型工艺
2.4
精 度 及 效 率
2、成型过程产生的误差
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
CPS快速成型机 设备结构简介 2.光学系统 光源采用紫外汞氙灯， 用椭球面反射罩实现第 一次反射聚焦，聚焦后 经光纤耦合传导，再经 透镜实现二次聚焦，最 后将光照射到树脂液面 上。
材 料 及 设 备
第2章 光固化快速成型工艺
2.2
CPS快速成型机 设备结构简介 3.控制系统 工控机、分层处理软件、控制软件等组成。
树脂收缩变形 从液态到固态的聚合反应过程 线性收缩 体积收缩
逐层堆积时的层间应力，使工件变形、翘曲。 整个制件尺寸的变化，导致制件精度误差。
第2章 光固化快速成型工艺
2.4