激光快速成型系统技术性能描述（一）

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　　(1)成型原理

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　　快速成形技术是20世纪80年代开始商品化的一种高新制造技术。自出现以来，就以全新的制造思想、迅速的产品制造速度、灵活多变的产品模型，受到了学术界和制造业的极大关注。快速成形技术适应了现代先进制造技术的发展需求，发展十分迅猛，在发达国家已经成为一个新的产业分支和先进制造技术的一门支柱产业。

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　　快速成形技术是利用二维的制造方法作出一系列的薄切片，然后将二维薄切片按需要一层层的粘结在一起，迭加形成所要求的三维零件。制作过程如下：利用计算机CAD软件设计制作工件的三维模型，将模型切片，计算机对切片进行数据处理，形成零件的二维层片信息(横截面的平面轮廓和内部扫描路径)。计算机根据这些信息，通过控制系统驱动成形激光束按照所要求的路径运动，选择性的固化一层层的树脂(或者切割一层层的薄纸、烧结一层层的粉末材料、喷涂一层层的热熔材料或者粘结剂等)，形成各个截面的二维固体层片，一层制作完毕，在该层的基础上再进行下一层的制作，层层迭加，直至各层片按顺序迭加成三维零件。

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　　1986年美国的Charles W Hull首次提出用激光照射液态光敏树脂，固化分层制作三维物体的快速成形概念，并申请了专利。1988年，美国的3D Systems公司根据该专利商业化了第一台现代快速成形机—SLA250，以液态树脂选择性地固化成形零件，开创了快速成形技术的新纪元。由于快速成形技术的诸多优点适应于现代社会市场需求和先进制造技术的发展要求，自诞生之日起就引起了人们的极大关注，许多大公司都购买或应用了该技术，各国也投入了大量的人力物力进行开发研究，在制作方法、零件性能、制作速度和精度上以及制作零件的材料上都取得了显著的研究成果。除SLA外，还涌现出了许多其它形式的快速成形技术和快速成形机，如LOM(分层实体制造)，SLS(选择性激光烧结)，FDM(熔丝沈积制造)等。

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　　光固化(Stereolithography,简称SL)成型技术基本工作原理如图所示，以光敏树脂为加工材料，加工从最底部开始，紫外激光根据模型分层的截面数据在计算机的控制下在光敏树脂表面进行扫描，每次产生零件的一层。在扫描的过程中只有激光的曝光量超过树脂固化所需的阈值能量的地方液态树脂才会发生聚合反应形成固态，因此在扫描过程中，对于不同量的固化深度，要自动调整扫描速度，以使产生的曝光量和固化某一深度所需的曝光量相适应。扫描固化成的第一层粘附在工作平台上，此时工作平台的位置比树脂表面稍微低一点，每一层固化完毕之后，工作平台向下移动一个层厚的高度，然后将树脂涂在前一层上，如此反复，每形成新的一层均粘附到前一层上，直到制作完零件的最后一层(零件的最顶层)。这样整个制作过程就完成了。

　　(2)、成型特点

　　与其它成型工艺方法(FDM、LOM、SLS等)相比，光固化法快速成型的特点是精度高、表面质量好，表面粗糙度可达到Ra3.25μm，经过抛光，表面粗糙度可达到Ra1.17μm，是目前公认的成型精度最高的工艺方法(100mm以内±0.1mm或±0.1%)；

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　　原材料的利用率近100%，无任何毒副作用；

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　　原材料的可烧蚀性，原材料由C、H、O组成，在700℃以上温度下，可完全烧蚀，没有任何残留物。

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