激光固化快速成型基本原理

一叶孤舟

激光固化快速成型技术，迴异于传统的去除成型、拼合成型、或受迫成型等加工方法，而是采用材料累加法制造零件原型，它是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态的光敏树脂材料在一定波长和强度的紫外光 ( 如λ =355nm) 的照射下能迅速发生光聚合反应 , 分子量急剧增大 , 材料也就从液态转变成固态。


液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在扫描偏转镜作用下能在树脂上扫描 , 扫描的轨迹及光束的有无均由计算机控制 , 光束照射到的地方 , 树脂就固化，成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下二层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕 , 得到一个三维实体模型。



激光固化快速成型技术要解决的关键问题
◆光固化成型工艺中使用光敏树脂材料，光敏树脂材料经历由液体到固体的相变过程，在这一过程中，液态的单体分子发生聚合反应变为以化学键结合形式的固态，由于形成固态后分子之间距离缩小，材料体积收缩而导致零件产生变形；
◆由于设计和制作的原因，如用作控制激光束扫描的振镜的转动角和二维平面的非线性映射关系、双扫描的振镜的布放方式和光学系统的动态焦距等问题而产生形变；
◆由于机械控制的原因，如升降台下降的每一层高度不均匀导致零件变形甚至分节；
◆在光固化过程中已固化部分可能因下沉或漂移而产生形变。
GIET0501 系列激光固化快速成型设备的技术特点
◆使用精密设计的光速聚焦和扫描系统，获得较小的光斑尺寸，提高定位精度，提高设备的技术性能指标，减少设备中光机系统的畸变失真；
◆利用预处理软件对产品的 3D 设计数据进行处理，根据所使用的光敏固化树脂的特性进行收缩预补偿、选择合适的支撑结构和优化工艺的控制参数，减少固化成型过程中零件的收缩变形而提高成型零件的精度；
◆采用高稳定度的激光器，结合动态激光功率监测，闭环控制扫描速度，达到稳定均匀的激光辐照能量。