光敏树脂液相固化成型的原理

1. 光固化快速成型的原理

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）SLA设备造价高昂，使用和维护成本高。SLA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。   

2. 光固化成形原理

光固化成型 5.1 光固化成型工艺的基本原理和工艺特点 右边这组耳环、戒指、项链等穿戴饰品是不是很漂亮呢？想知道它们是怎么制作的吗？ 课堂导入 想一想 你了解光固化成型技术吗？见过的光固化技术打印的模型有哪些？这些模型有什么特点？ 学习导览图 光固化成型工艺的基本原理和工艺特点 01 模块5 光固化成型 光固化成型的工艺过程 02 光固化成型材料 03 光固化成型技术的应用 04 光固化成型技术的发展方向 05 本节 知识点 光固化成型技术概述 1 光固化成型工艺原理 2 光固化成型的工艺特点 3 光固化成型技术概述 1. 简称 2. 发展历史 3. 当前在我国的发展状况 工艺原理 光固化快速成型工艺，基于分层制造原理，以液态光敏树脂为原料。主液槽中盛满液态光敏树脂，在计算机控制下特定波长的激光沿分层截面逐点扫描，聚焦光斑扫描处的液态树脂吸收能量，发生光聚合反应而固化，从而形成制件的一个截面薄层。一层固化完毕后，工作台下降一层高度，然后刮板将粘度较大的树脂液面刮平，使先固化好的树脂表面覆盖一层新的树脂薄层，再进行下一层的扫描固化，新固化的一层牢固地粘结在前一层上。如此依次逐层堆积，最后形成物理原型。除去支撑，进行后处理，即获得所需的实体原型。 光固化成型工艺原理图 注意： 因为树脂材料的高粘性，在每层固化之后，液面很难在短时间内流动铺平已固化的面，这将会影响实体的成型速度和精度。采用刮板刮切后，树脂便会被快速、均匀地涂敷在上一叠层上，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。 讨论：与其他增材技术相比，光固化成型技术具有哪些特点？ 1.产品生产周期短； 2.制作过程智能化，成型速度快，自动化程度高； 3.尺寸精度高； 4.表面质量优良； 5.无噪音、无振动、无切削，可以实现生产办公室化操作； 6.可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的

3. 什么是光固化3d打印机

顾名思义就是利用激光固化成型的3D打印机，主要分工业机和桌面机，技术比FDM有优势成型精度和质量更好，像大业激光研发的大业D100和小方3D打印机 都属于这种范畴，希望你能采纳！

4. 快速成型的工作原理

RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一样的，那就是分层制造、逐层叠加。这种工艺可以形象地叫做增长法或加法。
每个截面数据相当于医学上的一张CT像片；整个制造过程可以比喻为一个积分的过程。
RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分别介绍如下： Stereo lithography Appearance的缩写，即立体光固化成型法.
用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面.这样层层叠加构成一个三维实体.
SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料，工艺原理如图所示。其工艺过程是，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；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。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技术主要用于制造多种模具、模型等；还可以在原料中通过加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。
3D Systems 推出的Viper Pro SLA system
SLA 的优势
⒈ 光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺，成熟度高，经过时间的检验.
⒉ 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.
⒊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.
⒋ 使CAD数字模型直观化，降低错误修复的成本.
⒌ 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.
⒍ 可联机操作，可远程控制，利于生产的自动化.
SLA 的缺憾
⒈ SLA系统造价高昂，使用和维护成本过高.
⒉ SLA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.
⒊ 成型件多为树脂类，强度，刚度，耐热性有限，不利于长时间保存.
⒋ 预处理软件与驱动软件运算量大，与加工效果关联性太高.
⒌ 软件系统操作复杂，入门困难；使用的文件格式不为广大设计人员熟悉.
⒍ 立体光固化成型技术被单一公司所垄断.
SLA 的发展趋势与前景
立体光固化成型法的的发展趋势是高速化，节能环保与微型化.
不断提高的加工精度使之有最先可能在生物，医药，微电子等领域大有作为. 选择性激光烧结（以下简称SLS）技术最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl ckard于1989年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter Sation。几十年来，奥斯汀分校和DTM公司在SLS领域做了大量的研究工作，在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作，并开发了相应的系列成型设备。
国内也有多家单位进行SLS的相关研究工作，如西安交通大学机械学院，快速成型国家工程研究中心，教育部快速成型工程研究中心，华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等，也取得了许多重大成果，如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS一300激光快速成型的商品化设备。
选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。SLS技术的快速成型系统工作原理见图1。
整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作时粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞（工作活塞）上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉.控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。对于金属粉末激光烧结，在烧结之前，整个工作台被加热至一定温度，可减少成型中的热变形，并利于层与层之间的结合。
与其它快速成型（RP）方法相比，SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统，所以SLS的应用越来越广泛。
SLS技术的金属粉末烧结方法
3.1金属粉末和粘结剂混合烧结
首先将金属粉末和某种粘结剂按一定比例混合均匀，用激光束对混合粉末进行选择性扫描，激光的作用使混合粉末中的粘结剂熔化并将金属粉末粘结在一起，形成金属零件的坯体。再将金属零件坯体进行适当的后处理，如进行二次烧结来进一步提高金属零件的强度和其它力学性能。这种工艺方法较为成熟，已经能够制造出金属零件，并在实际中得到使用。南京航空航天大学用金属粉末作基体材料（铁粉），加人适量的枯结剂，烧结成形得到原型件，然后进行后续处理，包括烧失粘结剂、高温焙烧、金属熔渗（如渗铜）等工序，最终制造出电火花加工电极（见图2）。并用此电极在电火花机床上加工出三维模具型腔（见图3）。
3.2金属粉末激光烧结
激光直接烧结金属粉末制造零件工艺还不十分成熟，研究较多的是两种金属粉末混合烧结，其中一种熔点较低，另一种较高。激光烧结将低熔点的粉末熔化，熔化的金属将高熔点金属粉末粘结在一起。由于烧结好的零件强度较低，需要经过后处理才能达到较高的强度。美国Texas大学Austin分校进行了没有聚合物粘结剂的金属粉末如CuSn NiSn青铜镍粉复合粉末的SLS成形研究，并成功地制造出金属零件。他们对单一金属粉末激光烧结成形进行了研究，成功地制造了用于F1战斗机和AIM9导弹的工NCONEL625超合金和Ti6A 14合金的金属零件。美国航空材料公司已成功研究开发了先进的钦合金构件的激光快速成形技术。中国科学院金属所和西安交通大学等单位正致力于高熔点金属的激光快速成形研究，南京航空航天大学也在这方面进行了研究，用Ni基合金混铜粉进行烧结成形的试验，成功地制造出具有较大角度的倒锥形状的金属零件（见图4）。
3.3金属粉末压坯烧结
金属粉末压坯烧结是将高低熔点的两种金属粉末预压成薄片坯料，用适当的工艺参数进行激光烧结，低熔点的金属熔化，流人到高熔点的颗粒孔隙之间，使得高熔点的粉末颗粒重新排列，得到致密度很高的试样。吉林大学郭作兴等用此方法对FeCu,Fe C等合金进行试验研究，发现压坯激光烧结具有与常规烧结完全不同的致密化现象，激光烧结后的组织随冷却方式而异，空冷得到细珠光体，淬火后得到马氏体和粒状。
4 SLS技术金属粉末成型存在的问题
SLS技术是非常年轻的一个制造领域，在许多方面还不够完善，如制造的三维零件普遍存在强度不高、精度较低及表面质量较差等问题。SLS工艺过程中涉及到很多参数（如材料的物理与化学性质、激光参数和烧结工艺参数等），这些参数影响着烧结过程、成型精度和质量。零件在成型过程中，由于各种材料因素、工艺因素等的影响，会使烧结件产生各种冶金缺陷（如裂纹、变形、气孔、组织不均匀等）。
4.1粉末材料的影响
粉末材料的物理特性，如粉末粒度、密度、热膨胀系数以及流动性等对零件中缺陷形成具有重要的影响。粉末粒度和密度不仅影响成型件中缺陷的形成，还对成型件的精度和粗糙度有着显著的影响。粉末的膨胀和凝固机制对烧结过程的影响可导致成型件孔隙增加和抗拉强度降低。
4.2工艺参数的影响
激光和烧结工艺参数，如激光功率、扫描速度和方向及间距、烧结温度、烧结时间以及层厚度等对层与层之间的粘接、烧结体的收缩变形、翘曲变形甚至开裂都会产生影响。上述各种参数在成型过程中往往是相互影响的，如Yong Ak Song等研究表明降低扫描速度和扫描间距或增大激光功率可减小表面粗糙度，但扫描间距的减小会导致翘曲趋向增大。
因此，在进行最优化设计时就需要从总体上考虑各参数的优化，以得到对成型件质量的改善最为有效的参数组。制造出来的零件普遍存在着致密度、强度及精度较低、机械性能和热学性能不能满足使用要求等一些问题。这些成型件不能作为功能性零件直接使用，需要进行后处理（如热等静压HIP、液相烧结LPS、高温烧结及熔浸）后才能投人实际使用。此外，还需注意的是，由于金属粉末的SLS温度较高，为了防止金属粉末氧化，烧结时必须将金属粉末封闭在充有保护气体的容器中。
5 总结与展望
快速成型技术中，金属粉末SLS技术是人们研究的一个热点。实现使用高熔点金属直接烧结成型零件，对用传统切削加工方法难以制造出高强度零件，对快速成型技术更广泛的应用具有特别重要的意义。展望未来，SLS形技术在金属材料领域中研究方向应该是单元体系金属零件烧结成型，多元合金材料零件的烧结成型，先进金属材料如金属纳米材料，非晶态金属合金等的激光烧结成型等，尤其适合于硬质合金材料微型元件的成型。此外，根据零件的具体功能及经济要求来烧结形成具有功能梯度和结构梯度的零件。我们相信，随着人们对激光烧结金属粉末成型机理的掌握，对各种金属材料最佳烧结参数的获得，以及专用的快速成型材料的出现，SLS技术的研究和引用必将进入一个新的境界。 分层实体制造（LOM——Laminated Object Manufacturing）法，LOM又称层叠法成形，它以片材（如纸片、塑料薄膜或复合材料）为原材料，其成形原理如图所示，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。LOM常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造结构件或功能件。该方法的特点是原材料价格便宜、成本低。
成形材料：涂敷有热敏胶的纤维纸；
制件性能：相当于高级木材；
主要用途：快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。 熔积成型（FDM——Fused Deposition Modeling）法，该方法使用丝状材料（石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝）为原料，利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度（约比熔点高 1℃），在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面，一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆，这样逐层堆积形成三维工件。该方法污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。下图为FDM成形原理图。
成形材料：固体丝状工程塑料；
制件性能：相当于工程塑料或蜡模；
主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
特点：1、优点：（1）操作环境干净，安全，在办公室课进行；（2）工艺干净、简单、易于操作且不产生垃圾；（3）尺寸精度高，表面质量好，易于装配，可快速构建瓶状或中空零件；（4）原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和金额快速更换；（5）原料价格便宜；（6）材料利用率高；（7）可选用的材料较多，如染色的ABS、PLA和医用ABD、PC、PPSF、人造橡胶、铸造用蜡。
2、缺点：（1）精度较低，难以构建结构复杂的零件；（2）与截面垂直方向的强度小；（3）成型速度相对较慢，不适合构建大型零件。

5. 光固化3D打印机的原理是什么机器由那几个部分构成

打印派专业为你回答
SLA又称为光敏液相固化法、光固化成形、立体光刻等，是最早出现的技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。它是在树脂槽中盛满液态光敏树脂，使其在激光束或紫外线光点的照射下快速固化。光固化3D打印机的原理非常简单，机械结构也比FDM简单太多，按模块区分的话一共有以下三个模块：
固化模块：包括光源和树脂。
分离模块：包括Z轴提拉装置，比较高级的会多一个料槽剥离，使成型平台更容易脱离料槽；。
控制模块：包括电路、固件和软件；光固化成型技术包括上投影和下投影，顾名思义，两种就是光源的位置不同，各有利弊。
更多3D打印问题：http://www.dayinpai.com/topic?1026xww

6. 光固化3D打印技术的核心问题有哪些

3D打印可能对于现在大部分人来说并不陌生，而且在我们的日常生活中，有很多很多我们所需要的物件都有通过3D打印制作出来的物件，例如，我们时在街上或者商场看到的广告招牌、珠宝、手工模型，或者我们平时看不到的地方，比如汽车、航空航天上的零部件，甚至是我们口腔内的牙齿都有3D打印出来的假牙。

早在前几年，3D打印技术大火，该技术作为最先进、最先进的制造技术之一，成熟地改变了传统的制造模式。这些年来，需要各国政府和企业对此后3D打印的发展规划进行关注和定制。

与市场上主流的FDM3d打印技术相比，目前最早、最成熟的光固化3D打印技术，具有较高的精度和打印速度。美国人ChalesHull在这一年不仅使用了第一台光固化3D打印机，而且开发出了第一台光固化3D打印机。光固化3D打印技术采用的基本原理是利用材料的累积进行成型，用一定波长的光束扫描液体感光树脂，将立体物体的形状分解成若干平面层，使每一层液体光敏树脂扫描后固化成型，然而，没有光束照射的地方仍然是液体，最终各个层次积累成所需的目标部件，材料利用率可接近100%。

然而，尽管近年来光固化3D打印技术在精确度和速度上都有了很大的进步，但总体上还是有一些限制其发展的因素，其中最大的问题是材料。正如上面所提到的，纵维立方光固化3D打印机的主要材料是光敏树脂，目前光固化3D打印机所使用的耗材，光敏树脂要求必须是挥发性小、粘度低、稳定性好、固化快、收缩率低，固化后有较好的力学性能及热稳定性;此外，在打印过程中及其成型制品应该无毒、无刺激性气味。因此，光敏树脂的开发就成了光固化3D打印机未来的核心问题之一。