光固化快速成型作為增材制造技術(shù)中的一種,主旨也是基于離散堆積的思想,以液態(tài)光敏樹脂作為成型原料,其成型原理如圖2-1所示。首先,在主液槽中填充適量的液態(tài)光敏樹脂。然后,特定波長的激光在計算機(jī)的控制下沿分層切片所得的截面信息逐點進(jìn)行掃描,當(dāng)聚焦光斑掃描處的液態(tài)光敏樹脂吸收的能量滿足式2-1之后,便會發(fā)生聚合反應(yīng)。一層截面完成固化之后,便形成制件的一個截面薄層。此時,工作臺再下降一個層高的高度,使得先前固化的薄層表面被新的一層光敏樹脂覆蓋。之后,由于樹脂黏度較大和先前已固化薄層表面張力的影響,新涂敷的光敏樹脂實際上是不平整的,需要專用刮板將之刮平,以便進(jìn)行下一層的掃描固化,使得新固化的層片牢固的粘結(jié)在前一層之上。反復(fù)上述步驟,層片即在計算機(jī)的控制下依次堆積,最終形成完整的成型制件,再去除支撐,進(jìn)行相應(yīng)的后處理,即可獲得所需的產(chǎn)品。
從光固化快速成型的原理和它所使用的材料來看,光固化快速成型主要有如下一些特點:
(1)光固化快速成型技術(shù)是最早出現(xiàn)的快速成型制造工藝,成熟度最高,經(jīng)過時間的檢驗;
(2)成型速度較快,系統(tǒng)工作相對穩(wěn)定;
(3)可以打印的尺寸也比較大,有可以做到2m的大件,關(guān)于后期處理特別是上色都比較容易;
(4)尺寸精度高,可以做到微米級別;
(5)表面質(zhì)量較好,比較適合做小件及較精細(xì)件。
光固化快速成型的不足之處在于:
(1)SLA設(shè)備造價高昂,使用和維護(hù)成本高。SLA系統(tǒng)是要對液體進(jìn)行操作的精密設(shè)備,對工作環(huán)境要求苛刻;
(2)成型件多為樹脂類,材料價格貴,強(qiáng)度、剛度、耐熱性有限,不利于長時間保存;
(3)這種成型產(chǎn)品對貯藏環(huán)境有很高的要求,溫度過高會熔化,工作溫度不能超過HXTC。光敏樹脂固化后較脆,易斷裂,可加工性不好。成型件易吸濕膨脹,抗腐蝕能力弱;
(4)需要設(shè)計工件的支撐結(jié)構(gòu),以便確保在成型過程中制作的每一個結(jié)構(gòu)部位都能可靠定位,支撐結(jié)構(gòu)需在未完全固化時手工去除,容易破壞成型件。