典型RP：第2章-光固化快速成型(SLA)工艺说课讲解.ppt

典型典型RPRP：第：第2 2章章- -光固化光固化快速成型快速成型(SLA)(SLA)工艺工艺1光固化快速成型工艺的基本原理和特点光固化快速成型工艺的基本原理和特点2光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备3光固化成型的工艺过程光固化成型的工艺过程4光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率5微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术35第第2 2章章 光固化快速成型工艺光固化快速成型工艺图图2-1 光固化快速成型工艺原理液槽液槽中盛满中盛满液态光敏树脂液态光敏树脂，，氦－镉激氦－镉激光器光器或或氩离子激光器氩离子激光器发出的紫外激光发出的紫外激光束在控制系统的控制下按零件的各分束在控制系统的控制下按零件的各分层截面信息在层截面信息在光敏树脂表面光敏树脂表面进行逐点进行逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层一层固化完毕后，薄层一层固化完毕后，工作台工作台下移下移一个层厚的距离，以使在原先固化好一个层厚的距离，以使在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，刮板刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然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，如此重一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至整个复直至整个零件零件制造完毕，得到一个制造完毕，得到一个三维实体原型。

三维实体原型v2.1 2.1 光固化成型的基本原理光固化成型的基本原理 2-1 光固化快速成型工艺的基本原理和特点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，液面很难在短时间内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迅速流平，这将会影响实体的精度采用迅速流平，这将会影响实体的精度采用刮板刮板刮切后，所需数量刮切后，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后可以得到较好的精度，使产品表面更加光滑和平整图图2-2 光固化成型制造光固化成型制造过过程中残留的多余程中残留的多余树树脂脂2-1 光固化快速成型工艺的基本原理和特点光固化快速成型工艺的基本原理和特点图图2-3 吸附式涂吸附式涂层结层结构构 吸附式涂层机构在刮板静止时，液态树脂在表面张力作用下，吸吸附式涂层机构在刮板静止时，液态树脂在表面张力作用下，吸附槽中充满树脂当刮板进行涂刮运动时，吸附槽中的树脂会均附槽中充满树脂。

当刮板进行涂刮运动时，吸附槽中的树脂会均匀涂敷到已固化的树脂表面此外，涂敷机构中的前刃和后刃可匀涂敷到已固化的树脂表面此外，涂敷机构中的前刃和后刃可以很好地消除树脂表面因为工作台升降等产生的气泡以很好地消除树脂表面因为工作台升降等产生的气泡2-1 光固化快速成型工艺的基本原理和特点光固化快速成型工艺的基本原理和特点v2.2 光固化成型技术的特点光固化成型技术的特点 优点：优点：n成型过程自动化程度高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，直至原型制作完成型制作完成n尺寸精度高尺寸精度高 SLA原型的尺寸精度可以达到原型的尺寸精度可以达到±0.1mm n优良的表面质量优良的表面质量 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状的效果 n可以制作结构十分复杂的模型、尺寸比较精细的模型可以制作结构十分复杂的模型、尺寸比较精细的模型n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n制作的原型可以一定程度地替代塑料件制作的原型可以一定程度地替代塑料件2-1 光固化快速成型工艺的基本原理和特点光固化快速成型工艺的基本原理和特点缺点：缺点：n制件易变形制件易变形 成型过程中材料发生物理和化学变化成型过程中材料发生物理和化学变化n较脆，易断裂性能尚不如常用的工业塑料较脆，易断裂性能尚不如常用的工业塑料n设备运转及维护成本较高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液态树脂材料和激光器的价格较高n使用的材料较少使用的材料较少 目前可用的材料主要为感光性的液态树脂材料目前可用的材料主要为感光性的液态树脂材料n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，选择时有局限性合反应，选择时有局限性n需要二次固化需要二次固化 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。

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 2-1 光固化快速成型工艺的基本原理和特点光固化快速成型工艺的基本原理和特点1光固化快速成型工艺的基本原理和特点光固化快速成型工艺的基本原理和特点2光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备3光固化成型的工艺过程光固化成型的工艺过程4光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率5微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术35第第2 2章章 光固化快速成型工艺光固化快速成型工艺v2.2.1 2.2.1 光固化快速成型材料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：下列优点：（（1 1）固化快）固化快 可在几秒钟内固化，可应用于要求立刻固化的场合可在几秒钟内固化，可应用于要求立刻固化的场合2 2）不需要加热）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 3）可配成无溶剂产品）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。

图减少使用溶剂4 4）节省能量节省能量 各种光源的效率都高于烘箱各种光源的效率都高于烘箱5 5）可使用单组分，无配置问题，使用周期长可使用单组分，无配置问题，使用周期长6 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）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和经济效益2-2 光固化快速成型材料及设备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用于光固化快速成型的材料为液态光固化树脂液态光固化树脂，或称，或称液态光敏树脂液态光敏树脂光固化树脂材料中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主要包括齐聚物、反应性稀释剂及光引发剂根据光引根据光引发剂的引发机理，光固化树脂可以分为三类：发剂的引发机理，光固化树脂可以分为三类：自由基光固化树脂、阳离自由基光固化树脂、阳离子光固化树脂、混杂型光固化树脂子光固化树脂、混杂型光固化树脂 (1)自由基光固化树脂自由基光固化树脂 主要有三类：主要有三类：①①环氧树脂丙烯酸酯：该类材料聚合快、原型环氧树脂丙烯酸酯：该类材料聚合快、原型强度高但脆性大且易泛黄；强度高但脆性大且易泛黄；②②聚酯丙烯酸酯，该类材料流平聚酯丙烯酸酯，该类材料流平性较好，固化质量也较好，成型制件的性能可调范围较大；性较好，固化质量也较好，成型制件的性能可调范围较大；③③聚氨酯丙烯酸酯，该类材料生成的原型柔顺性和耐磨性好，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。

但聚合速度慢2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备 (2)阳离子光固化树脂阳离子光固化树脂 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：点如下： 1）固化收缩小，预聚物环氧树脂的固化收缩率为）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，而自由基光固化树脂的预聚物丙烯酸酯的固化收缩率为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。

生坯件强度高 7）产品可以直接用于注塑模具产品可以直接用于注塑模具 2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备 (3)混杂型光固化树脂混杂型光固化树脂 目前的趋势是使用混杂型光固化树脂其优点主要有：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）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可以设计成无收缩的聚合物成无收缩的聚合物 2）当系统中有碱性杂质时，阳离子聚合的诱导期较长，而）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可以提供诱导期短而聚合速度稳定的聚合系统速度稳定的聚合系统 3）在光照消失后阳离子仍可引发聚合，故混杂体系）在光照消失后阳离子仍可引发聚合，故混杂体系能克服能克服光照消失后自由基迅速失活而使聚合终结的缺点光照消失后自由基迅速失活而使聚合终结的缺点。

2-2 光固化快速成型材料及设备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光敏树脂的组成及其光固化特性分析 （（1 1）光敏树脂）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，主要由齐聚物齐聚物、、光引发剂光引发剂、、稀释剂稀释剂组成 齐聚物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，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。

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光引发剂的性能决定了光敏树脂的固化程度和固化速度脂的固化程度和固化速度2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备3.3.光固化成型材料介绍光固化成型材料介绍 SLA技术用材料根据其工艺原理和原型制件的使用要求，要求其技术用材料根据其工艺原理和原型制件的使用要求，要求其具有粘度低、流平快、固化速度快且收缩小、溶胀小、无毒副作具有粘度低、流平快、固化速度快且收缩小、溶胀小、无毒副作用等性能特点用等性能特点 下面分别介绍下面分别介绍Vantico公司、公司、3D Systems公司以及公司以及DSM公司的光固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公司的公司的SL系列系列 下下表表给给出出了了Vantico公公司司提提供供的的光光固固化化树树脂脂在在各各种种3D Systems公公司司光光固固化化快快速速成成型型系系统统和和原原型型不不同同的的使使用用性性能能和和要要求求情情况况下下的的光光固固化化成成型型材材料料的的选择方案。

选择方案 2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备（（2））3D Systems 公司的公司的Accura系列系列 3D Systems公公司司的的ACCURA系系列列光光固固化化成成型型材材料料主主要要有有用用于于SLA Viper si2、、SLA3500、、SLA5000和和SLA7000系系统统的的ACCUGENTM、、ACCUDURTM、、SI10、、SI20、、SI30、、SI40 Nd系系列列型型号号和和用用于于SLA250、、SLA500系统的系统的SI40 Hc & AR型号等 其其中中，，ACCUGENTM材材料料在在进进行行SLA技技术术光光固固化化后后，，其其原原型型制制件件具具有有较较高高的的精精度度和和强强度度、、较较好好的的耐耐湿湿性性等等良良好好的的综综合合性性能能 ACCUGENTM材材料料的成型速度也较快，且原型制件的稳定性也好的成型速度也较快，且原型制件的稳定性也好 部分部分3D Systems 公司的公司的ACCURA系列材料的性能如下表所示。

系列材料的性能如下表所示2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备（（3））3D Systems 公司的公司的RenShape系列系列 3D Systems公司研制的RenShape7800树脂主要面向成型精确及耐久性要求较高的光固化快速原型，在潮湿环境中尺寸稳定性和强度持久性较好，粘度较低，易于层间涂覆及后处理时粘附的表层液态树脂的流干，适用于高质量的熔模铸造的母模、概念模型、功能模型及一般用途的制件等RenShape7810树脂与RenShape7800树脂的用途类似，制作的模型性能类似于ABS，用于制作尺寸稳定性较好的高精度高强度模型，适于真空注型模具的母模、概念模型、功能模型及一般用途的制件等RenShape7820树脂固化后的模型颜色为黑色，适于制作消费品包装、电子产品外壳及玩具等RenShape7840树脂固化后的模型呈象牙白色，性能类PP塑料，具有较好的延展性及柔韧性，适于尺寸较大的概念模型RenShape7870树脂制作的模型强度与耐久性都较好，透明性优异，适于高质量的熔模铸造的母模、大尺寸物理性能与力学性能都较好的透明模型或制件的制作等。

上述3D Systems 公司的RenShape系列材料的性能如下表所示2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备 （（4））DSM公司的公司的SOMOS系列系列 DSM公公司司的的SOMOS系系列列环环氧氧树树脂脂主主要要是是面面向向光光固固化化快快速速成成型型开开发发的的系系列列材材料料，，部分型号的性能及主要指标如下表所示部分型号的性能及主要指标如下表所示 2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备v2.2.2 2.2.2 光固化快速成型设备光固化快速成型设备 20世世纪纪70年年代代末末到到80年年代代初初期期，，美美国国3M公公司司的的Alan J. Hebert(1978)、、日日本本的的小小玉玉秀秀男男(1980)、、 美美 国国 UVP公公 司司 的的 Charles W. Hull(1982)和和日日本本的的丸丸谷谷洋洋二二(1983)，，在在不不同同的的地地点点各各自自独独立立地地提提出出了了RP的的概概念念，，即即利利用用连连续续层层的的选选区区固固化化产产生生三三维维实实体体的的新新思思想想。

Charles Hull在在UVP的的继继续续支支持持下下，，完完成成了了一一个个能能自自动动建建造造零零件件的的称称之之为为SLA-1的的完完整整系系统统同同年年，，Charles Hull和和UVP的的股股东东们们一一起起建建立立了了3D Systems公公司司，，并并于于1988年年首首次次推推出出SLA-250机型机型 图图2-5 3D Systems公司的公司的SLA-250机型机型2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备 目前，研究光固化成型（目前，研究光固化成型（SLA）设备的单位有）设备的单位有美国的美国的3D Systems公司、公司、Aaroflex公司，公司，德国的德国的EOS公司公司、、F&S公司，法国的公司，法国的Laser 3D公司，公司，日本日本的的SONY/D-MEC公司公司、、Teijin Seiki公司、公司、Denken Engieering公司、公司、Meiko公司、公司、Unipid公司、公司、CMET公司，公司，以色列的以色列的Cubital公司公司以及国内以及国内的的西安交通大学西安交通大学、、上海联泰科技有限公司上海联泰科技有限公司、、华中科技大学华中科技大学等。

等 在上述研究在上述研究SLA设备的众多公司中，美国设备的众多公司中，美国3D Systems公司的公司的SLA技术在国技术在国际市场上占的比例最大际市场上占的比例最大3D Systems公司在继公司在继1988年推出第一台商品化年推出第一台商品化设备设备SLA-250以来，以来，又于又于1997年推出了年推出了SLA250HR、、SLA3500、、SLA5000三种机型，在光固化成型设备技术方面有了长足的进步其中，三种机型，在光固化成型设备技术方面有了长足的进步其中，SLA3500和和SLA5000使用半导体激励的固体激光器，扫描速度分别达到使用半导体激励的固体激光器，扫描速度分别达到2.54m/sec和和5m/sec，成层厚最小可达，成层厚最小可达0.05mm2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备图图2-6 3D Systems公司的公司的 SLA-3500机型机型图图2-7 3D Systems公司的公司的 SLA-5000机型机型2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备图图2-8 3D Systems公司的公司的SLA-7000机型机型图图2-9 3D Systems公司的公司的Vipersi2SLA机型机型2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备图图2-10 3D Systems公司的公司的Viper Pro SLA机型机型2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备 国国内内西西安安交交通通大大学学在在光光固固化化成成型型技技术术、、设设备备、、材材料料等等方方面面进进行行了了大大量量的的研研究究工工作作，，推推出出了了自自行行研研制制与与开开发发的的SPS、、LPS、、和和CPS三三种种机机型型，，每每种种机型有不同的规格系列，其工作原理都是光固化成型原理。

机型有不同的规格系列，其工作原理都是光固化成型原理图图2-11 SPS600成型机成型机 图图2-12 LPS600成型机成型机 2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备 上上海海联联泰泰科科技技有有限限公公司司开开发发的的光光固固化化成成型型设设备备主主要要有有RS-350H、、RS-350S、、RS-600H和和RS-600S等等机型图图2-13 RS-600S光固化成型机光固化成型机2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备2-2 光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备1光固化快速成型工艺的基本原理和特点光固化快速成型工艺的基本原理和特点2光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备3光固化成型的工艺过程光固化成型的工艺过程4光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率5微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术35第第2 2章章 光固化快速成型工艺光固化快速成型工艺 光固化快速原型的制作一般可以分为光固化快速原型的制作一般可以分为前处理前处理、、原型原型制作制作和和后处理后处理三个阶段。

三个阶段1.1.前处理前处理 前处理阶段主要是对原型的前处理阶段主要是对原型的CAD模型模型进行进行数据转换数据转换、、摆放方摆放方位确定位确定、、施加支撑施加支撑和和切片分层切片分层，实际上就是为原型的制作准，实际上就是为原型的制作准备数据下面以某一小扳手的制作来介绍光固化原型制作的备数据下面以某一小扳手的制作来介绍光固化原型制作的前处理过程前处理过程2-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程 （（1 1））CADCAD三维造型三维造型 三维实体造型是三维实体造型是CAD模型的最好表示，也模型的最好表示，也是快速原型制作必须的原始数据源没有是快速原型制作必须的原始数据源没有CAD三维数字模型，就无法驱动模型的快三维数字模型，就无法驱动模型的快速原型制作速原型制作CAD模型的三维造型可以在模型的三维造型可以在UG、、Pro/E、、Catia等大型等大型CAD软件以及软件以及许多小型的许多小型的CAD软件上实现，图软件上实现，图2-14a给给出的是小扳手在出的是小扳手在UG NX2.0上的三维造型上的三维造型 a) CAD三三维维原始模型原始模型 2-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程（（2 2）数据转换）数据转换 数据转换是对产品数据转换是对产品CAD模型的近模型的近似处理，主要是生成似处理，主要是生成STL格式的格式的数据文件。

数据文件STL数据处理实际上数据处理实际上就是采用若干小三角形片来逼近就是采用若干小三角形片来逼近模型的外表面，如图模型的外表面，如图2-14b所示这一阶段需要注意的是这一阶段需要注意的是STL文件文件生成的精度控制目前，通用的生成的精度控制目前，通用的CAD三维设计软件系统都有三维设计软件系统都有STL数据的输出数据的输出b) CAD模型的模型的STL数据模型数据模型 2-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程 （（3 3）确定摆放方位）确定摆放方位 摆放方位的处理是十分重要的，摆放方位的处理是十分重要的，不但影响着制作时间和效率，更影响着不但影响着制作时间和效率，更影响着后续支撑的施加以及原型的表面质量等后续支撑的施加以及原型的表面质量等，因此，摆放方位的确定需要综，因此，摆放方位的确定需要综合考虑上述各种因素合考虑上述各种因素一般情况下，从缩短原型制作时间和提高制作效一般情况下，从缩短原型制作时间和提高制作效率来看，应该选择尺寸最小的方向作为叠层方向但是，有时为了提高率来看，应该选择尺寸最小的方向作为叠层方向但是，有时为了提高原型制作质量以及提高某些关键尺寸和形状的精度，需要将最大的尺寸原型制作质量以及提高某些关键尺寸和形状的精度，需要将最大的尺寸方向作为叠层方向摆放。

有时为了减少支撑量，以节省材料及方便后处方向作为叠层方向摆放有时为了减少支撑量，以节省材料及方便后处理，也经常采用倾斜摆放理，也经常采用倾斜摆放确定摆放方位以及后续的施加支撑和切片处确定摆放方位以及后续的施加支撑和切片处理等都是在分层软件系统上实现理等都是在分层软件系统上实现对于上述的小扳手，由于其尺对于上述的小扳手，由于其尺寸较小，为了保证轴部外径尺寸以及轴部内孔尺寸的精度，寸较小，为了保证轴部外径尺寸以及轴部内孔尺寸的精度，选择直立摆放，选择直立摆放，如图如图2-14c所示同时考虑到尽可能减小支撑的同时考虑到尽可能减小支撑的批次，大端朝下摆放批次，大端朝下摆放2-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程 （（4 4）施加支撑）施加支撑 摆放方位确定后，便可以进行支撑的施加了施加支撑是光固化快速原摆放方位确定后，便可以进行支撑的施加了施加支撑是光固化快速原型制作前处理阶段的重要工作对于结构复杂的数据模型，支撑的施加型制作前处理阶段的重要工作对于结构复杂的数据模型，支撑的施加是费时而精细的是费时而精细的支撑施加的好坏直接影响着原型制作的成功与否及制支撑施加的好坏直接影响着原型制作的成功与否及制作的质量。

支撑施加可以手工进行，也可以软件自动实现作的质量支撑施加可以手工进行，也可以软件自动实现软件自动实软件自动实现的支撑施加一般都要经过人工的核查，进行必要的修改和删减为了现的支撑施加一般都要经过人工的核查，进行必要的修改和删减为了便于在后续处理中支撑的去除及获得优良的表面质量，便于在后续处理中支撑的去除及获得优良的表面质量，目前，比较先进目前，比较先进的支撑类型为点支撑，即在支撑与需要支撑的模型面是点接触，的支撑类型为点支撑，即在支撑与需要支撑的模型面是点接触，图图2-14d示意的支撑结构就是点支撑示意的支撑结构就是点支撑2-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程a) CAD三三维维原始模型原始模型 b) CAD模型的模型的STL数据模型数据模型 光光固固化化快快速速原原型型前前处处理理 c) 模型的模型的摆摆放方位放方位 d) 模型施加支撑模型施加支撑 图图2-14模模型型支支撑撑工工作作台台模模型型工工作作台台 支撑在快速成型制作中是与原型同时制作的，支撑在快速成型制作中是与原型同时制作的，支撑结构除了确保原型支撑结构除了确保原型的每一结构部分都能可靠固定之外，还有助于减少原型在制作过程中的每一结构部分都能可靠固定之外，还有助于减少原型在制作过程中发生的翘曲变形发生的翘曲变形。

从图从图2-15还可见，在原型的底部也设计和制作了支还可见，在原型的底部也设计和制作了支撑结构，这是为了成型完毕后能方便地从工作台上取下原型，而不会撑结构，这是为了成型完毕后能方便地从工作台上取下原型，而不会使原型损坏成型过程完成后，应小心地除去上述支撑结构，从而得使原型损坏成型过程完成后，应小心地除去上述支撑结构，从而得到最终所需的原型到最终所需的原型 图图2-15 支撑结构示意图支撑结构示意图 2-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程 支撑结构的作用和类型：支撑结构的作用和类型： 作用：作用：支撑作用和减少翘曲变形支撑作用和减少翘曲变形 类型：类型：n斜支撑斜支撑主要用于支撑悬臂结构部分，在主要用于支撑悬臂结构部分，在成型过程中为悬臂提供支承，同成型过程中为悬臂提供支承，同时也约束悬臂的翘曲变形时也约束悬臂的翘曲变形 主要用于支承腿部结构主要用于支承腿部结构 n 直支撑直支撑 2-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程 支撑结构的作用和类型：支撑结构的作用和类型： 作用：作用：支撑作用和减少翘曲变形支撑作用和减少翘曲变形。

类型：类型：n十字壁板十字壁板主要用于孤立结构部分的支撑主要用于孤立结构部分的支撑 n 腹板腹板主要用于大面积的内主要用于大面积的内部支承 2-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程（（5 5）切片分层）切片分层 支撑施加完毕后，根据设备系统设定的分层厚度沿着高度方向进行切片，支撑施加完毕后，根据设备系统设定的分层厚度沿着高度方向进行切片，生成生成RP系统需求的系统需求的SLC格式的层片数据文件，提供给光固化快速原型格式的层片数据文件，提供给光固化快速原型制作系统，进行原型制作制作系统，进行原型制作图图2-17 某手柄的光固化快速原型某手柄的光固化快速原型2-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程v2.2.原型制作原型制作 光固化成型过程是在专用的光固化快速成型设备系统上进行在原型制作前，需要提前启动光固化快速成型设备系统，使得树脂材料的温度达到预设的合理温度，激光器点燃后也需要一定的稳定时间设备运转设备运转正常后，启动原型制作控制软件，读入前处理生成的层片数正常后，启动原型制作控制软件，读入前处理生成的层片数据文件 在模型制作之前，要注意调整工作台网板的零位与树脂液面的位置关系，在模型制作之前，要注意调整工作台网板的零位与树脂液面的位置关系，以确保支撑与工作台网板的稳固连接。

以确保支撑与工作台网板的稳固连接当一切准备就绪后，就可以启动叠层制作了整个叠层的光固化过程都是在软件系统的控制下自动完成的，所有叠层制作完毕后，系统自动停止2-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程图图2-18 SPS600光固化成型光固化成型设备设备控制控制软软件界面件界面 原型叠层制作结束后，工作台原型叠层制作结束后，工作台升出液面，停留升出液面，停留5~10min，以晾，以晾干多余的树脂干多余的树脂 将原型和工作台一起斜放晾干后浸将原型和工作台一起斜放晾干后浸入丙入丙酮酮、酒精等清洗液体中，、酒精等清洗液体中，搅动搅动并刷掉残留的气泡持并刷掉残留的气泡持续续45min左右左右后放入水池中清洗工作台后放入水池中清洗工作台约约5min 12v3.3.后处理后处理 2-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程从外向内从工作台上取下原从外向内从工作台上取下原型，并去除支撑型，并去除支撑结结构 再次清洗后置于紫外烘箱中再次清洗后置于紫外烘箱中进进行整体后固化行整体后固化 342-3 光固化成型工艺的工艺过程光固化成型工艺的工艺过程1光固化快速成型工艺的基本原理和特点光固化快速成型工艺的基本原理和特点2光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备3光固化成型的工艺过程光固化成型的工艺过程4光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率5微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术35第第2 2章章 光固化快速成型工艺光固化快速成型工艺v2.4.1 光固化成型中树脂收缩变形光固化成型中树脂收缩变形 树脂在固化过程中都会发生收缩，通常其树脂在固化过程中都会发生收缩，通常其体收缩率约为体收缩率约为10%，线收缩率，线收缩率约为约为3%。

树脂收缩主要有两部分组成：一部分树脂收缩主要有两部分组成：一部分是固化收缩，是固化收缩，另外一部分另外一部分是当激光是当激光扫描到液体树脂表面时由于温度变化引起的热胀冷缩扫描到液体树脂表面时由于温度变化引起的热胀冷缩 （（1）零件成型过程中树脂收缩产生的变形）零件成型过程中树脂收缩产生的变形 （（2）后固化时收缩产生的变形）后固化时收缩产生的变形 后固化收缩量占总收缩量的后固化收缩量占总收缩量的25%～～40%左右2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率v2.4.2 光固化快速成型的精度光固化快速成型的精度 光固化成型的精度一直是设备研制和用户制作原型过程中密切关注的问光固化成型的精度一直是设备研制和用户制作原型过程中密切关注的问题与持续需要解决的难题控制原型的翘曲变形和提高原型的尺寸精度题与持续需要解决的难题控制原型的翘曲变形和提高原型的尺寸精度及表面精度一直是研究领域的核心问题之一及表面精度一直是研究领域的核心问题之一原型的精度一般包括原型的精度一般包括形形状精度、尺寸精度状精度、尺寸精度和和表面精度表面精度，即光固化成型件在形状、尺寸和，即光固化成型件在形状、尺寸和表面相互位置三个方面与设计要求的符合程度。

形状误差主要有：表面相互位置三个方面与设计要求的符合程度形状误差主要有：翘曲、扭曲变形、椭圆度误差及局部缺陷等；尺寸误差是指成型翘曲、扭曲变形、椭圆度误差及局部缺陷等；尺寸误差是指成型件与件与CAD模型相比，在模型相比，在x、、y、、z三个方向上尺寸相差值；表面精度三个方向上尺寸相差值；表面精度主要包括由叠层累加产生的台阶误差及表面粗糙度等主要包括由叠层累加产生的台阶误差及表面粗糙度等2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率 影响光固化原型精度的因素很多，包括成型前和成型过程中的数据处理、影响光固化原型精度的因素很多，包括成型前和成型过程中的数据处理、成型过程中光敏树脂的固化收缩、光学系统及激光扫描方式等按照成型成型过程中光敏树脂的固化收缩、光学系统及激光扫描方式等按照成型机的成型工艺过程，可以将产生成型误差的因素按下图所示分类机的成型工艺过程，可以将产生成型误差的因素按下图所示分类图图2-20 光固化成型光固化成型误误差差2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率v1. 几何数据处理造成的误差几何数据处理造成的误差 在成型过程开始前，必须对实体的三维CAD模型进行STL格式化及切片分层处理，以便得到加工所需的一系列一系列的截面轮廓信息的截面轮廓信息，在进行数据处理时会带来误差。

如图2-22所示 措施（措施（1）：直接切片）：直接切片 为减小几何数据处理造成的误差，较好的办法是开发对CAD实体模型进行直接分层的方法，在商用软件中，Pro/Engineer具有直接分层的功能，如图2-23所示 图图2-22 弦差弦差导导致截面致截面轮轮廓廓线误线误差差图图2-23 Pro/E对实对实体的三体的三维维 CAD模型直接分模型直接分层层2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率 措施（措施（2）：自适应分层）：自适应分层 切层的厚度直接影响成型件的表面光洁度因此，必须仔细选择切层厚度，有关学者采用不同算法进行了自适应分层方法的研究，即在分层方向上，根据零件轮廓的表面即在分层方向上，根据零件轮廓的表面形状，自动地改变分层厚度，以满足零形状，自动地改变分层厚度，以满足零件表面精度的要求，当零件表面倾斜度件表面精度的要求，当零件表面倾斜度较大时选取较小的分层厚度，以提高原较大时选取较小的分层厚度，以提高原型的成形精度；反之则选取较大的分层型的成形精度；反之则选取较大的分层厚度，以提高加工效率厚度，以提高加工效率，如图2-25所示。

图图2-25 自适自适应应分分层层 2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率v2. 成型过程中材料的固化收缩引起的翘曲变形成型过程中材料的固化收缩引起的翘曲变形 光固化成型工艺中，液态光敏树脂在固化过程中都会发生收缩，收缩会光固化成型工艺中，液态光敏树脂在固化过程中都会发生收缩，收缩会在工件内产生内应力，沿层厚从正在固化的层表面向下，随固化程度不在工件内产生内应力，沿层厚从正在固化的层表面向下，随固化程度不同，层内应力呈梯度分布在层与层之间，新固化层收缩时要受到层间同，层内应力呈梯度分布在层与层之间，新固化层收缩时要受到层间粘合力限制层内应力和层间应力的合力作用致使工件产生翘曲变形粘合力限制层内应力和层间应力的合力作用致使工件产生翘曲变形 措施：措施： （（1）成型工艺的改进）成型工艺的改进 （（2）树脂配方的改进）树脂配方的改进 2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率v3. 树脂涂层厚度对精度的影响树脂涂层厚度对精度的影响 在成型过程中要保证每一层铺涂的树脂厚度一致，当聚合深度小于层厚在成型过程中要保证每一层铺涂的树脂厚度一致，当聚合深度小于层厚时，层与层之间将粘合不好，甚至会发生分层；如果聚合深度大于层厚时，层与层之间将粘合不好，甚至会发生分层；如果聚合深度大于层厚时，将引起过固化，而产生较大的残余应力，引起翘曲变形，影响成型时，将引起过固化，而产生较大的残余应力，引起翘曲变形，影响成型精度。

在扫描面积相等的条件下，固化层越厚，则固化的体积越大，层精度在扫描面积相等的条件下，固化层越厚，则固化的体积越大，层间产生的应力就越大，故而为了减小层间应力，就应该尽可能地减小单间产生的应力就越大，故而为了减小层间应力，就应该尽可能地减小单层固化深度，以减小固化体积层固化深度，以减小固化体积 措施：措施： （（1）） 二次曝光法二次曝光法—多次反复曝光后的固化深度与以多次曝光多次反复曝光后的固化深度与以多次曝光量之和进行一次曝光的固化深度是等效的量之和进行一次曝光的固化深度是等效的 （（2）减小涂层厚度，提高）减小涂层厚度，提高Z向的运动精度向的运动精度第第4节节 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率v4. 光学系统对成型精度的影响光学系统对成型精度的影响 在光固化成型过程中，成型用的光点是在光固化成型过程中，成型用的光点是一个具有一定直径的光斑，因此实际得到一个具有一定直径的光斑，因此实际得到的制件是光斑运行路径上一系列固化点的的制件是光斑运行路径上一系列固化点的包络线形状如果光斑直径过大，有时会包络线形状如果光斑直径过大，有时会丢失较小尺寸的零件细微特征，如在进行丢失较小尺寸的零件细微特征，如在进行轮廓拐角扫描时，拐角特征很难成型出来，轮廓拐角扫描时，拐角特征很难成型出来，如图如图2-26所示。

聚焦到液面的光斑直径大所示聚焦到液面的光斑直径大小以及光斑形状会直接影响加工分辨率和小以及光斑形状会直接影响加工分辨率和成型精度成型精度图图2-26 轮轮廓拐角廓拐角处处的的扫扫描描 2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率 措施（措施（1）：光路校正）：光路校正 在在SLA系统中，扫描器件采用双振镜模块系统中，扫描器件采用双振镜模块(图图2-27中中a和和b)，设置在激光束，设置在激光束的汇聚光路中，由于双振镜在光路中前后布置的结构特点，造成扫描轨的汇聚光路中，由于双振镜在光路中前后布置的结构特点，造成扫描轨迹在迹在x轴向的轴向的“枕形枕形”畸变，当扫描一方形图形时，扫描轨迹并非一个标畸变，当扫描一方形图形时，扫描轨迹并非一个标准的方形，而是出现图准的方形，而是出现图2-28中的中的“枕形枕形”畸变枕形枕形”畸变可以通过软畸变可以通过软件校正图图2-28 枕形畸枕形畸变变示意示意图图 图图2-27 振振镜扫镜扫描系描系统统原理原理结结构构图图 2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率 措施（措施（2）：光斑校正）：光斑校正 双振镜扫描的另一个缺陷是，光斑扫描轨迹构双振镜扫描的另一个缺陷是，光斑扫描轨迹构成的像场是球面，与工作面不重合，产生聚焦成的像场是球面，与工作面不重合，产生聚焦误差或误差或z轴误差。

聚焦误差可以通过动态聚焦模轴误差聚焦误差可以通过动态聚焦模块得到校正，动态聚焦模块可在振镜扫描过程块得到校正，动态聚焦模块可在振镜扫描过程中同步改变模块焦距，调整焦距位置，实现中同步改变模块焦距，调整焦距位置，实现z轴轴方向扫描，与双振镜构成一个三维扫描系统方向扫描，与双振镜构成一个三维扫描系统聚焦误差也可以用透镜前扫描和聚焦误差也可以用透镜前扫描和ƒθ透镜进行校透镜进行校正，扫描器位于透镜之前，激光束扫描后射在正，扫描器位于透镜之前，激光束扫描后射在聚焦透镜的不同部位，并在其焦平面上形成直聚焦透镜的不同部位，并在其焦平面上形成直线轨迹与工作平面重合线轨迹与工作平面重合,如图如图2-29所示这样可所示这样可以保证激光聚焦焦点在光敏树脂液面上，使达以保证激光聚焦焦点在光敏树脂液面上，使达到光敏树脂液面的激光光斑直径小，且光斑大到光敏树脂液面的激光光斑直径小，且光斑大小不变图图2-29 fθ透透镜扫镜扫描描 2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率v5. 激光扫描方式对成型精度的影响激光扫描方式对成型精度的影响 扫描方式与成型工件的内应力有密切关系，合适的扫描方式可减少零件扫描方式与成型工件的内应力有密切关系，合适的扫描方式可减少零件的收缩量，避免翘曲和扭曲变形，提高成型精度。

的收缩量，避免翘曲和扭曲变形，提高成型精度 SLA工艺成形时多采用方向平行路径进行实体填充，即每一段填充路工艺成形时多采用方向平行路径进行实体填充，即每一段填充路径均互相平行，在边界线内往复扫描进行填充，也称为径均互相平行，在边界线内往复扫描进行填充，也称为Z字形（字形（Zig-Zag）或光栅式扫描方式，如图）或光栅式扫描方式，如图2-30a所示2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率a) 顺顺序往复序往复扫扫描描 b)分区域往复分区域往复扫扫描描图图2-30 Z字形字形扫扫描方式描方式 图图2-30b中采用分区扫描方式，在各中采用分区扫描方式，在各个区域内采用连贯的个区域内采用连贯的Zig-Zag扫描方扫描方式式，激光器扫描至边界即回折反向，激光器扫描至边界即回折反向填充同一区域，并不跨越型腔部分；填充同一区域，并不跨越型腔部分；只有从一个区域转移到另外一个区只有从一个区域转移到另外一个区域时，才快速跨越这种扫描方式域时，才快速跨越这种扫描方式可以可以省去激光开关，提高成型效率省去激光开关，提高成型效率，，并且由于采用分区后分散了收缩应并且由于采用分区后分散了收缩应力，力，减小了收缩变形，提高了成型减小了收缩变形，提高了成型精度精度。

 光栅式扫描又可分为长光栅式扫描和短光栅式扫描应用模拟和试验的光栅式扫描又可分为长光栅式扫描和短光栅式扫描应用模拟和试验的方法扫描加工悬臂梁，结果表明与长光栅式扫描相比较方法扫描加工悬臂梁，结果表明与长光栅式扫描相比较采用短光栅式扫采用短光栅式扫描更能减小扭曲变形描更能减小扭曲变形采用跳跃光栅式扫描方式（如图采用跳跃光栅式扫描方式（如图2-31所示）能有效所示）能有效的提高成型精度，因为跳跃光栅式扫描方式可以使已固化区域有更多的的提高成型精度，因为跳跃光栅式扫描方式可以使已固化区域有更多的冷却时间，从而减小了热应力冷却时间，从而减小了热应力a) 跳跳跃长跃长光光栅栅式式扫扫描方式描方式 b)跳跳跃跃短光短光栅栅式式扫扫描方式描方式图图2-31 跳跳跃跃光光栅栅式式扫扫描方式描方式2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率 对扫描方式的研究表明，对扫描方式的研究表明，在对平板类零件进行扫描时易采用螺旋式扫在对平板类零件进行扫描时易采用螺旋式扫描方式描方式（如图（如图2-32所示），且所示），且从外向内的扫描方式比从内向外的扫描方从外向内的扫描方式比从内向外的扫描方式加工生产的零件精度高式加工生产的零件精度高。

b)跳跳跃跃短光短光栅栅式式扫扫描方式描方式图图2-32 螺旋式螺旋式扫扫描方式描方式a) 跳跳跃长跃长光光栅栅式式扫扫描方式描方式2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率v6. 光斑直径大小对成型尺寸的影响光斑直径大小对成型尺寸的影响 在光固化成型中，圆形光斑有一定直径，固化的线宽等于在该扫描速度在光固化成型中，圆形光斑有一定直径，固化的线宽等于在该扫描速度下实际光斑直径大小如果不采用补偿，光斑扫描路径如图下实际光斑直径大小如果不采用补偿，光斑扫描路径如图2-33a所示成型的零件实体部分外轮廓周边尺寸大了一个光斑半径，而内轮廓周边成型的零件实体部分外轮廓周边尺寸大了一个光斑半径，而内轮廓周边尺寸小了一个光斑半径，结果导致零件的实体尺寸大了一个光斑直径尺寸小了一个光斑半径，结果导致零件的实体尺寸大了一个光斑直径，，使零件出现正偏差使零件出现正偏差为了减小或消除实体尺寸的正偏差，通常采用光斑为了减小或消除实体尺寸的正偏差，通常采用光斑补偿方法，使光斑扫描路径向实体内部缩进一个光斑半径补偿方法，使光斑扫描路径向实体内部缩进一个光斑半径，如图，如图2-33b所所示。

从理论上说，光斑扫描按照向实体内部缩进一个光斑半径的路径扫示从理论上说，光斑扫描按照向实体内部缩进一个光斑半径的路径扫描，所得零件的长度尺寸误差为零描，所得零件的长度尺寸误差为零a)未采用光斑未采用光斑补偿时补偿时的的扫扫描路径描路径 b)采用光斑采用光斑补偿时补偿时的的扫扫描路径描路径图图2-33 光斑尺寸及光斑尺寸及扫扫描路径描路径对对制件制件轮轮廓尺寸的影响廓尺寸的影响2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率v4.3 光固化成型的制作效率光固化成型的制作效率v1. 影响制作时间的因素影响制作时间的因素 光固化成形零件是由固化层逐层累加形成的，成形所需要的总时间由光固化成形零件是由固化层逐层累加形成的，成形所需要的总时间由扫描扫描固化时间固化时间及及辅助时间辅助时间组成，可表示为组成，可表示为：： 成形过程中，每层零件的辅助时间成形过程中，每层零件的辅助时间t tp p与固化时间与固化时间t tcici的比值反映了成形设备的比值反映了成形设备的利用率，可以通过如下公式表示：的利用率，可以通过如下公式表示： 可以看出，当实体体积越小，分层数越多时，辅助时间所占的比例就越大，可以看出，当实体体积越小，分层数越多时，辅助时间所占的比例就越大，如制作大尺寸的薄壳零件，这时成型设备的有效利用很低，因此在这种情如制作大尺寸的薄壳零件，这时成型设备的有效利用很低，因此在这种情况下，减少辅助时间对提高成型效率是非常有利的。

况下，减少辅助时间对提高成型效率是非常有利的2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率v2. 减少制作时间的方法减少制作时间的方法 针对成形零件的时间构成，在成形过程中，可以通过改进加工工艺、针对成形零件的时间构成，在成形过程中，可以通过改进加工工艺、优化扫描参数等方法，减少零件成形时间，提高加工效率，实际使用优化扫描参数等方法，减少零件成形时间，提高加工效率，实际使用中通常采用以下几种措施：中通常采用以下几种措施： （（1 1）减少辅助成形时间）减少辅助成形时间 辅助时间与成型方法有关，一般可通过如下公式表示为：辅助时间与成型方法有关，一般可通过如下公式表示为： 式中　式中　 — —工作台升降运动所需要的时间；工作台升降运动所需要的时间； — —完成树脂涂覆所需要的时间；完成树脂涂覆所需要的时间； — —等待液面平稳所需的时间等待液面平稳所需的时间 可见减少升降时间、树脂涂覆时间及等待时间，可以减少成可见减少升降时间、树脂涂覆时间及等待时间，可以减少成型中的辅助时间。

型中的辅助时间 2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率 （（2 2）层数较小的制作方向）层数较小的制作方向 零件的层数对成型时间的影响很大，对于同一个成形零件，不同的制作零件的层数对成型时间的影响很大，对于同一个成形零件，不同的制作方向的条件下，成型时间差别较大快速成型方法制作零件时，在保证质方向的条件下，成型时间差别较大快速成型方法制作零件时，在保证质量的前提下，应尽量减少制作层数量的前提下，应尽量减少制作层数 对零件制作方向进行优化选择可以降低成型时间，对比不同制造方向时对零件制作方向进行优化选择可以降低成型时间，对比不同制造方向时的成型时间，可以看出，的成型时间，可以看出，选择制作层数较少的制作方向，零件制作时间不选择制作层数较少的制作方向，零件制作时间不同程度地减少，甚至减少了近同程度地减少，甚至减少了近70%70%的制作时间的制作时间 2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率3. 扫描参数对成型效率的影响扫描参数对成型效率的影响 每一层的扫描时间可以降低零件的总成型时间，提高成型效率每一每一层的扫描时间可以降低零件的总成型时间，提高成型效率。

每一层的扫描时间与层的扫描时间与扫描速度、扫描间距、扫描方式及分层厚度扫描速度、扫描间距、扫描方式及分层厚度有关，通有关，通常扫描方式和分层厚度是根据工艺要求确定的，每层的扫描时间取决常扫描方式和分层厚度是根据工艺要求确定的，每层的扫描时间取决于扫描速度及扫描间距的大小，其中扫描速度决定了单位长度的固化于扫描速度及扫描间距的大小，其中扫描速度决定了单位长度的固化时间，而扫描间距的大小决定单位面积上扫描路径的长短时间，而扫描间距的大小决定单位面积上扫描路径的长短 图图2-38 树树脂固化截面理脂固化截面理论论形状形状 图图2-39 相相邻邻固化固化线线的重合的重合 2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率 扫描间距的提高缩短了紫外光在固化平面往复运动时的扫描距离，表扫描间距的提高缩短了紫外光在固化平面往复运动时的扫描距离，表2-8为不同的扫描间距下零件的制作时间，当扫描间距提高到为不同的扫描间距下零件的制作时间，当扫描间距提高到0.2mm时，这时，这时零件的制作时间只有间距为时零件的制作时间只有间距为0.1mm时的时的52%～～62%，成型时间减少接，成型时间减少接近一半，而当扫描间距提高到近一半，而当扫描间距提高到0.3mm时，制作时间只有间距时，制作时间只有间距0.1mm时的时的40%左右，即在同样的制作条件下，适当提高固化成型中的扫描间距，左右，即在同样的制作条件下，适当提高固化成型中的扫描间距，可以有效减少零件制作时间，提高制作效率。

可以有效减少零件制作时间，提高制作效率 2-4 光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率1光固化快速成型工艺的基本原理和特点光固化快速成型工艺的基本原理和特点2光固化快速成型材料及设备光固化快速成型材料及设备3光固化成型的工艺过程光固化成型的工艺过程4光固化成型的精度及效率光固化成型的精度及效率5微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术35第第2 2章章 光固化快速成型工艺光固化快速成型工艺 在微电子和生物工程等领域，制件一般要求具有微米级或亚微米级在微电子和生物工程等领域，制件一般要求具有微米级或亚微米级的细微结构，而传统的的细微结构，而传统的SLA工艺技术无法满足这一领域的需求尤工艺技术无法满足这一领域的需求尤其在近年来，其在近年来，MEMS（（Micro Electro-Mechanical Systems）和微）和微电子领域的快速发展，使得微机械结构的制造成为具有极大研究电子领域的快速发展，使得微机械结构的制造成为具有极大研究价值和经济价值的热点微光固化快速成型价值和经济价值的热点微光固化快速成型μ-SL（（Micro Stereolithography）便是在传统的）便是在传统的SLA技术方法基础上，面向微机技术方法基础上，面向微机械结构制造需求而提出的一种新型的快速成型技术。

目前提出并械结构制造需求而提出的一种新型的快速成型技术目前提出并实现的实现的μ-SL技术主要包括基于单光子吸收效应的技术主要包括基于单光子吸收效应的μ-SL技术和基于技术和基于双光子吸收效应的双光子吸收效应的μ-SL技术技术，可将传统的，可将传统的SLA技术技术成型精度提高成型精度提高到亚微米级到亚微米级，开拓了快速成型技术在微机械制造方面的应用开拓了快速成型技术在微机械制造方面的应用2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术v1. 基于单光子吸收效应的基于单光子吸收效应的μ-SL技术技术 光固化过程中，树脂分子对光能的吸收是以单个光子为单位的，因此被光固化过程中，树脂分子对光能的吸收是以单个光子为单位的，因此被称为称为“单光子吸收光聚合反应单光子吸收光聚合反应”，简称为，简称为SPA（（Single-Photon Absorbed Photopolymerization） 以单光子吸收（以单光子吸收（SPA）效应为反应机理的）效应为反应机理的SLA技术，其成型精度取决于技术，其成型精度取决于光斑大小、固化时间、固化层厚度等工艺参数，目前可以达到光斑大小、固化时间、固化层厚度等工艺参数，目前可以达到±0.1mm的的精度。

如果优化光路系统及机械传动系统，可以将精度如果优化光路系统及机械传动系统，可以将SLA的精度提高到的精度提高到微微米级米级，使光固化成型技术实现微米级的复杂三维结构的构建，即能够实，使光固化成型技术实现微米级的复杂三维结构的构建，即能够实现现μ-SL技术 目前，以目前，以SPA效应为反应机理的效应为反应机理的μ-SL技术有两种主要的成型模式：技术有两种主要的成型模式：扫描扫描式式μ-SL（（Scanning Micro Stereolithography））和和遮光板投影式遮光板投影式μ-SL（（Mask Projection Micro Stereolithography））2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术 （（1）扫描式）扫描式μ-SL扫描式扫描式μ-SL和传统的和传统的SLA技术原理相同，技术原理相同，但采用的控制系统和传动控制更为精确但采用的控制系统和传动控制更为精确如图如图2-40所示，在扫描式所示，在扫描式μ-SL中，通常中，通常采用光源固定，而工作台相对运动的方采用光源固定，而工作台相对运动的方式来进行扫描这样就可以避免由于光式来进行扫描。

这样就可以避免由于光源移动引起的光斑尺寸的变化，从而避源移动引起的光斑尺寸的变化，从而避免了因为固化区尺寸的不恒定因素而引免了因为固化区尺寸的不恒定因素而引起的尺寸精度的下降起的尺寸精度的下降扫描式扫描式μ-SL采用单层逐步扫描的成型方采用单层逐步扫描的成型方式，效率较低为了克服这一技术缺陷，式，效率较低为了克服这一技术缺陷，提出了遮光板投影式提出了遮光板投影式μ-SL（（Mask Projection Micro Stereolithography）的）的方案，利用具有制件截面形状的遮光板，方案，利用具有制件截面形状的遮光板，通过一次曝光，一次性整体固化一个截通过一次曝光，一次性整体固化一个截面，然后通过逐层叠加形成实体形状面，然后通过逐层叠加形成实体形状图图2-40 基于基于单单光子吸收效光子吸收效应应的的 μ-SL技技术术原理示意原理示意图图2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术（（2）遮光板投影式）遮光板投影式μ-SL（（MPμ-SL）） 遮光板投影式遮光板投影式μ-SL（（MPμ-SL）的概念，）的概念，由德国卡尔斯鲁厄研究中心于上个世纪由德国卡尔斯鲁厄研究中心于上个世纪八十年代提出，又被称为八十年代提出，又被称为LIGA（德语（德语Lithographie Galvanoformung Abformung的简写）技术。

的简写）技术 如图如图2-41所示，所示，LIGA技术采用技术采用X射线作射线作为固化光源，通过具有一定形状的遮光为固化光源，通过具有一定形状的遮光板，将受控后的射线投影在树脂表面，板，将受控后的射线投影在树脂表面，使树脂受光照的部分发生固化，通过逐使树脂受光照的部分发生固化，通过逐层叠加的方式最终形成复杂的实体形状层叠加的方式最终形成复杂的实体形状这一工艺虽然相对于扫描式这一工艺虽然相对于扫描式μ-SL效率较效率较高，但在制作形状较为复杂的工件时，高，但在制作形状较为复杂的工件时，因为需要制备大量的遮光板，成本较高因为需要制备大量的遮光板，成本较高图图2-41 遮光板投影式遮光板投影式μ-SL技技术术原理示意原理示意图图2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术 为解决这一问题，一种新的制造理念为解决这一问题，一种新的制造理念被提了出来，即结合现有的比较成熟被提了出来，即结合现有的比较成熟的计算机图像生成技术，以的计算机图像生成技术，以动态遮光动态遮光板板(Dynamic Mask)取代传统的遮光板取代传统的遮光板其原理如图其原理如图2-42所示，根据计算机所示，根据计算机CAD造型的实体信息，获得制件每一造型的实体信息，获得制件每一层切片的具体信息，并由此生成具有层切片的具体信息，并由此生成具有制件截面形状的制件截面形状的“动态遮光板动态遮光板”，以，以生成具有相应形状的固化层并逐层的生成具有相应形状的固化层并逐层的叠加生成实体。

其工作原理与扫描式叠加生成实体其工作原理与扫描式μ-SL大体相同，只是大体相同，只是不需要制备大量不需要制备大量的遮光板，大大降低了成本的遮光板，大大降低了成本图图2-42 动态动态遮光板式遮光板式μ-SL技技术术 原理示意原理示意图图2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术 MP μ-SL的研究主要集中在提高动态遮光板的分辨率，以制作尺寸的研究主要集中在提高动态遮光板的分辨率，以制作尺寸更小的三维像素，从而提高制件的制作精度目前更小的三维像素，从而提高制件的制作精度目前MP μ-SL技术按技术按照生成动态遮光板的不同方法有如下三种：照生成动态遮光板的不同方法有如下三种：SLM (Spatial Light Modulators)技术技术，，LCD（（Liquid Crystal Display）技术）技术以及以及DMD(Digital Micromirror Device)技术技术 SLM技术技术由贝尔实验室开发，目前已经投入商业应用，在芯片制造由贝尔实验室开发，目前已经投入商业应用，在芯片制造业发挥了巨大的作用，可以生成业发挥了巨大的作用，可以生成1280x1024的像素点阵，每个像素的像素点阵，每个像素的尺寸为的尺寸为17～～30μm。

LCD技术技术生成像素点的尺寸较大，并且无法使用市场上现有的光敏生成像素点的尺寸较大，并且无法使用市场上现有的光敏树脂，在一定程度上限制了这一技术的推广树脂，在一定程度上限制了这一技术的推广2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术 DMD技术技术由由Texas设备公司开发，是目设备公司开发，是目前比较流行的一种动态遮光板生成方式前比较流行的一种动态遮光板生成方式其原理如图其原理如图2-43所示DMD由许多的由许多的微镜面构成（微镜面构成（Micro Mirror）），每一个，每一个微镜面对应成型面上的一个像素点通微镜面对应成型面上的一个像素点通过控制微镜面的关闭与打开，可以控制过控制微镜面的关闭与打开，可以控制光路的闭合，进而控制光敏树脂成型面光路的闭合，进而控制光敏树脂成型面上相应位置点的固化与否首先将制件上相应位置点的固化与否首先将制件的形状通过的形状通过CAD实体文件的形式表示实体文件的形式表示出来，然后将实体切片并把每层的切片出来，然后将实体切片并把每层的切片信息转化为点阵图的形式，以此为依据信息转化为点阵图的形式，以此为依据可以控制可以控制DMD中微镜面的闭合，从而中微镜面的闭合，从而达到生成动态遮光板的目的。

达到生成动态遮光板的目的图图2-43 基于基于动态动态遮光板式的遮光板式的 DMD MPμ-SL技技术术原理原理2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术 DMD MP μ-SL与与LCD MP μ-SL相比，可生成更小的像素点，并且由于相比，可生成更小的像素点，并且由于DMD的响应速度更快，因此可以更为精确的控制曝光时间图的响应速度更快，因此可以更为精确的控制曝光时间图2-44所示所示为采用为采用DMD MP μ-SL技术做作的三维微结构实例图中，实例技术做作的三维微结构实例图中，实例(a)为微矩为微矩阵结构，共阵结构，共110层，每层层厚为层，每层层厚为5μm；；(b)为微型柱组成的阵列，每根微型为微型柱组成的阵列，每根微型柱直径为柱直径为30μm，高，高1000μm；；(c)为螺旋微结构阵列，整体螺旋直径为为螺旋微结构阵列，整体螺旋直径为100μm，螺旋线轴径为，螺旋线轴径为25μm；；(d)为亚微米级微结构，直径为为亚微米级微结构，直径为0.6μm图图2-44 基于基于动态动态遮光板方式的遮光板方式的μ-SL技技术术制作的三制作的三维维微微结结构构 (a)(b)(c)(d)2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术v2. 基于双光子吸收效应的基于双光子吸收效应的μ-SL技术技术 双光子吸收理论虽然早在双光子吸收理论虽然早在1931年便被提出，但一直到年便被提出，但一直到1960年才在实验室年才在实验室观测到了双光子吸收效应。

此后，双光子吸收领域的研究取得了快速发观测到了双光子吸收效应此后，双光子吸收领域的研究取得了快速发展，其科研成果在许多方面投入实际应用展，其科研成果在许多方面投入实际应用图图2-45a所示为单光子吸收所示为单光子吸收后发出荧光的过程后发出荧光的过程入射光为紫光，波长为入射光为紫光，波长为400nm，当此能量正好等于，当此能量正好等于基态与激发态之间的能量差时，此能量将被基态电子吸收，使基态电子基态与激发态之间的能量差时，此能量将被基态电子吸收，使基态电子跃迁至具有较高能量的激发态，经过了一定的生命期后，此电子返回基跃迁至具有较高能量的激发态，经过了一定的生命期后，此电子返回基态时的能量差时将以光能的形式放出，这个现象就是单光子吸收激发荧态时的能量差时将以光能的形式放出，这个现象就是单光子吸收激发荧光图图2-45b所示为双光子吸收效应激发的荧光所示为双光子吸收效应激发的荧光当入射光为波长当入射光为波长800nm的近红外光时，由于其波长为紫光的两倍，光子能量相应为紫光的近红外光时，由于其波长为紫光的两倍，光子能量相应为紫光的二分之一单个近红外光光子没有足够的能量将图中处于基态的电子的二分之一。

单个近红外光光子没有足够的能量将图中处于基态的电子激发，但是两个近红外光光子可以达到一个紫光光子的作用，使处于基激发，但是两个近红外光光子可以达到一个紫光光子的作用，使处于基态的电子能够吸收两个光子的能量，跃迁至激发态态的电子能够吸收两个光子的能量，跃迁至激发态2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术a) 单单光子光子 b) 双光子双光子 图图2-45 光子吸收效光子吸收效应应激激发荧发荧光示意光示意图图2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术 以双光子吸收效应代替传统光固化成型过程中单光子吸收的过程，就实以双光子吸收效应代替传统光固化成型过程中单光子吸收的过程，就实现了所谓的双光子吸收光聚合反应现了所谓的双光子吸收光聚合反应 双光子吸收光固化成型的实现需要采用不同于传统光固化成型的机制双光子吸收光固化成型的实现需要采用不同于传统光固化成型的机制。

首先，双光子吸收是非线性效应，需要采用能量较高的入射光源目前首先，双光子吸收是非线性效应，需要采用能量较高的入射光源目前常用的光源为飞秒级激光，配合采用高倍显微镜物镜聚焦，以获得能量常用的光源为飞秒级激光，配合采用高倍显微镜物镜聚焦，以获得能量极高的光斑选择飞秒级激光光源的另一优势是这一波长范围内的激光极高的光斑选择飞秒级激光光源的另一优势是这一波长范围内的激光不会使目前光固化成型中使用的光敏树脂充分固化，这是因为一般光固不会使目前光固化成型中使用的光敏树脂充分固化，这是因为一般光固化成型中使用的光敏树脂的敏感波长范围为化成型中使用的光敏树脂的敏感波长范围为350～～400nm的紫外区，而飞的紫外区，而飞秒级近红外激光的波长范围为秒级近红外激光的波长范围为750～～800nm，不会使树脂发生光固化反应不会使树脂发生光固化反应如图如图2-46a所示所示，在成型过程中，高能激光由高倍显微物镜聚焦，使树脂，在成型过程中，高能激光由高倍显微物镜聚焦，使树脂液面之下的焦点处能量达到引发双光子吸收效应的强度，而焦点之外光液面之下的焦点处能量达到引发双光子吸收效应的强度，而焦点之外光路中的光因为光强不足无法引发聚合效应，因此光固化反应仅发生在焦路中的光因为光强不足无法引发聚合效应，因此光固化反应仅发生在焦点位置，实现了局部固化，从而大大提高了光固化成型的精细度。

通过点位置，实现了局部固化，从而大大提高了光固化成型的精细度通过控制焦点的位置，可以控制固化点的位置，在得到一系列的固化点后，控制焦点的位置，可以控制固化点的位置，在得到一系列的固化点后，便组成具有复杂形状的制件，如图便组成具有复杂形状的制件，如图2-46b所示2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术图图2-46 高能激光高能激光经经物物镜镜聚焦后在聚焦后在树树脂内部焦点脂内部焦点处处形成局部固化区形成局部固化区a)高能激光高能激光经经物物镜镜聚焦后在聚焦后在树树脂内部焦点脂内部焦点处处形成局部固化区形成局部固化区b)通通过过控制焦点位置成形截面形状控制焦点位置成形截面形状2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术 由于双光子吸收效应属于非线性过程，由于双光子吸收效应属于非线性过程，根据非线性的特性，可以使固化物的尺根据非线性的特性，可以使固化物的尺寸小于光点的大小，从而达到次衍射极寸小于光点的大小，从而达到次衍射极限因此，限因此，μ-SL可以达到的最小的三维可以达到的最小的三维像素的大小，将决定于树脂分子的大小像素的大小，将决定于树脂分子的大小。

μ-SL中的扫描方式主要有两种：中的扫描方式主要有两种：微点扫微点扫描法描法和和法线扫描法线扫描两种方法各有自己的两种方法各有自己的优点，如图优点，如图2-47所示，采用所示，采用μ-SL制作界制作界面形状为字母面形状为字母“C”的制件，如果采用的制件，如果采用微点扫描法微点扫描法，将逐个生成三维像素点，，将逐个生成三维像素点，精度较高，但效率较低精度较高，但效率较低；采用；采用线扫描法，线扫描法，虽然效率较高，但精度不如微点扫描法虽然效率较高，但精度不如微点扫描法如果制作亚微米级的复杂结构，应选用如果制作亚微米级的复杂结构，应选用微点扫描法，以保证制件精度微点扫描法，以保证制件精度图图2-47 μ-SL技技术术中的激光中的激光扫扫描方式描方式a) 微点微点扫扫描法描法b) 线扫线扫描法描法2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术 图图2-48所示为采用微点扫描法制作的微型柱结构的所示为采用微点扫描法制作的微型柱结构的SEM图像在二维平图像在二维平面上，每隔面上，每隔20μm放置一根微型柱，微型柱直径为放置一根微型柱，微型柱直径为1.2μm，高，高9.4μm，在，在200μm×200μm的范围之内工作做的范围之内工作做100根微型柱。

实验中使用根微型柱实验中使用SL-5510型光型光敏树脂，入射光功率为敏树脂，入射光功率为12.5mW,每根微柱的曝光时间为每根微柱的曝光时间为2.4秒 微光固化快速成型微光固化快速成型 (μ-SL)技术技术早在上个世纪八十年代就已经被提出，早在上个世纪八十年代就已经被提出，经过将近二十多年的努力研究，已经得到了一定的应用但是，绝大多经过将近二十多年的努力研究，已经得到了一定的应用但是，绝大多数的数的μ-SL制造技术成本相当高，因此多数还处于实验室阶段，离实现大制造技术成本相当高，因此多数还处于实验室阶段，离实现大规模工业化生产还有一定的距离今后该领域的规模工业化生产还有一定的距离今后该领域的研究方向如下研究方向如下：： （（1）开发低成本生产技术，降低设备的成本；）开发低成本生产技术，降低设备的成本； （（2）开发新型的树脂材料；）开发新型的树脂材料； （（3）进一步提高光成型技术的精度；）进一步提高光成型技术的精度； （（4）建立）建立μ-SL数学模型和物理模型，为解决工程中的实际问题提供理论数学模型和物理模型，为解决工程中的实际问题提供理论依据；依据； （（5）实现）实现μ-SL与其它领域的结合，例如生物工程领域等。

与其它领域的结合，例如生物工程领域等2-5 微光固化快速成型制造技术微光固化快速成型制造技术图图2-48 采用微点采用微点扫扫描法制作的微型柱描法制作的微型柱结结构的构的SEM图图像像2.6 SLA成型技术的应用及举例成型技术的应用及举例 当前 SLA原型制件常用样品零件、功能零件和直接翻制硅橡胶模具，也可替代熔模精密制造中的消失模来生产金属零件等等诸多方面广泛应用于汽车、航空、电子、消费品、娱乐以及医疗等行业 SLA特别适合制作中小型模型或样件，其制作的原型可以达到机械加工的表面效果，可直接得到树脂或类似工程塑料的产品右图所示为用于冷却系统流动分析的气缸盖模型为了进行分析，该气缸盖模型装在了曲轴箱上，并配备了必要的辅助零件图中的蓝色液体高亮显示了腔体的内部结构当分析结果不合格时，可以将模型拆卸，对模型零件进行修改之后重装模型，进行另一轮的流动分析，直至各项指标均满足要求为止 对于形状、结构十分复杂的零件，可以采用快速成型技术制作零件原型以验证设计人员的设计思想，并利用零件原型做功能性和装配性检验左图为采用光固化快速采用光固化快速成型及技术制造的汽车水箱面罩原型。

成型及技术制造的汽车水箱面罩原型光固化成型技术在汽车行业除了上述用途外，还可以与逆向工程技术、可以与逆向工程技术、快速模具制造技术相结合，用于汽车车身设计、前后保险杆总成试制、快速模具制造技术相结合，用于汽车车身设计、前后保险杆总成试制、内饰门板等结构样件内饰门板等结构样件/功能样件试制、赛车零件制作等等功能样件试制、赛车零件制作等等下图为基于SLA原型，采用Keltool工艺快速制作的某赛车零件的模具及产品 通过快速熔模铸造、快速翻砂铸造等辅助技术进行特殊复杂零件的单件、通过快速熔模铸造、快速翻砂铸造等辅助技术进行特殊复杂零件的单件、小批量生产，如涡轮、叶片、叶轮等，并进行发动机等部件的试制和试小批量生产，如涡轮、叶片、叶轮等，并进行发动机等部件的试制和试验验，如图，如图10-17a所示为所示为SLA技术制作的叶轮模型图技术制作的叶轮模型图10-17b给出了基于给出了基于SLA技术采用精密熔模铸造方法制造的某发动机的关键零件技术采用精密熔模铸造方法制造的某发动机的关键零件图图10-17 快速成型在航空快速成型在航空领领域的域的应应用用 (a) (b)  利用光固化成型技术制作的导弹全尺寸模型，在模型表面表进行相应喷涂后，清晰展示了导弹外观、结构和战斗原理，其展示和讲解效果远远超出了单纯的电脑图纸模拟方式，可在未正式量产之前对其可制造性和可装配性进行检验，如图10-17为SLA制作的导弹模型。

图图10-17 SLA制作的制作的导弹导弹模型模型 在若干快速成型工艺方法中，光固化原型的树脂品质是最适合于电器塑在若干快速成型工艺方法中，光固化原型的树脂品质是最适合于电器塑料外壳的功能要求的，因此，光固化快速成型在电器行业中有着相当广料外壳的功能要求的，因此，光固化快速成型在电器行业中有着相当广泛的应用泛的应用上图模型的树脂材料是DSM公司的SOMOS11120，其性能与塑料件极为相近，可以进行钻孔和攻丝等操作，以满足电器产品样件的装配要求图图10-18 电电器器产产品外壳件原型品外壳件原型 在在应应用用较较广泛的四种快速成型工广泛的四种快速成型工艺艺中，光固化原型与粉末中，光固化原型与粉末烧结烧结快速原型可快速原型可以用作熔模以用作熔模铸铸造的消失型造的消失型图图10-25a为为SLA技技术术制作的用来生制作的用来生产产氧化氧化铝铝基基陶瓷芯的模具，陶瓷芯的模具，该该氧化氧化铝铝陶瓷芯是在陶瓷芯是在铸铸造生造生产产燃气燃气涡轮涡轮叶片叶片时时用作熔模的，用作熔模的，其其结结构十分复构十分复杂杂，包含制作，包含制作涡轮涡轮叶片内部冷却通道的叶片内部冷却通道的结结构，且精度要求高，构，且精度要求高，对对表面表面质质量的要求也很高。

制作量的要求也很高制作时时，当，当浇浇注到模具内的液体凝固后，注到模具内的液体凝固后，经过经过加加热热分解便可去除分解便可去除SLA原型，得到氧化原型，得到氧化铝铝基陶瓷芯基陶瓷芯图图10-25b是用是用SLA技技术术制作的用来生制作的用来生产产消失模的模具嵌件，消失模的模具嵌件，该该消失模用来生消失模用来生产标产标致汽致汽车发动车发动机机变变速箱的速箱的拨拨叉图图10-25 SLA原型在原型在铸铸造造领领域的域的应应用用实实例例a) b) 上图为具有缺损的患者头颅骨上图为具有缺损的患者头颅骨SLA模型、患者小腿骨模型、患者小腿骨SLA模型及患者左侧模型及患者左侧完好的下颌骨模型的镜像颌骨完好的下颌骨模型的镜像颌骨SLA模型图图10-35 颌颌面缺面缺损损的局部的局部头头盖骨、下盖骨、下颌颌骨及小腿骨骨及小腿骨SLA模型模型 图图10-38 义义耳上下模具耳上下模具 图图10-39 SLA法制作的法制作的义义耳模具耳模具 当获得义耳三维模型后，通过布尔运算及根据真空注型工艺要求，得到义当获得义耳三维模型后，通过布尔运算及根据真空注型工艺要求，得到义耳注型的上下模具，并根据注型工艺要求设置了浇道和合模定位装置。

义耳注型的上下模具，并根据注型工艺要求设置了浇道和合模定位装置义耳注型上下模具如图耳注型上下模具如图10-38所示图10-39是采用光固化快速成型技术制作的是采用光固化快速成型技术制作的用于硅橡胶浇注的义耳模具用于硅橡胶浇注的义耳模具 采用SLA快速成型技术制作的义耳注型模具，利用医学硅橡胶材料进行义耳的真空注型但是，在注型之前，需要对硅橡胶材料根据个体肤色进行配色义耳赝复体的颜色应该在整体上能够与颌面部组织相协调，这就需要与患者肤色进行精确匹配，而这项工作以往通常是由医技人员根据患者肤色或肤色记录按照经验进行配色，但是操作者颜色辨别能力的差异和修复材料固化后颜色的变化一直影响着赝复体颜色的准确性最新的图图10-40 义义耳耳赝赝复体复体 研究是以色度学为基础，建立肤色值、颜料配比值、赝复体的颜色色度值及色差之间的数学关系，借助色度测量仪器对个体肤色进行测量，得到与个体肤色比较精确的科学配色方法图10-40便是对硅橡胶材料进行配色后使用SLA快速成型的模具通过真空注型技术得到的义耳赝复体1 ．叙述光固化快速成型的原理．叙述光固化快速成型的原理2 ．光固化快速成型的特点有哪些？．光固化快速成型的特点有哪些？3．．光固化材料的优点有哪些？光固化树脂主要分为几大类？光固化材料的优点有哪些？光固化树脂主要分为几大类？5．光固化成型工艺过程主要分为几个阶段，其后处理工艺．光固化成型工艺过程主要分为几个阶段，其后处理工艺过程包括哪些基本步骤？过程包括哪些基本步骤？6．光固化成型的支撑结构的类型有哪些？支撑的作用是什么？．光固化成型的支撑结构的类型有哪些？支撑的作用是什么？7．光固化原型工艺中的收缩变形来自于哪几个方面？．光固化原型工艺中的收缩变形来自于哪几个方面？ 8．影响光固化原型精度的因素有哪些？为提高原型精度，．影响光固化原型精度的因素有哪些？为提高原型精度，各因素是如何控制的？各因素是如何控制的？ v思考思考题题4．列举供应光固化成型设备国内外主要商家及其基本型号．列举供应光固化成型设备国内外主要商家及其基本型号9．影响光固化原型制作效率的因素有哪些？如何提高原型．影响光固化原型制作效率的因素有哪些？如何提高原型的制作效率？的制作效率？ 第第2 2章章 光固化快速成型工艺光固化快速成型工艺结束！结束！。