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SLA立體光固化成型工藝

自上而下還是自下而上？

在早期的SLA技術(shù)中，光源都是位于樹脂槽上方（Top），每固化一層，打印平臺(tái)會(huì)向下移動(dòng)(down)，所以稱為Top down結(jié)構(gòu)，也稱為自由液面式結(jié)構(gòu)。Somos201（彈性體高分子粉末），其類似橡膠產(chǎn)品，具有很高柔性。在這種結(jié)構(gòu)中，固化發(fā)生在光敏樹脂和空氣的界面上，所以如果使用丙l烯酸類樹脂，就可能有強(qiáng)烈的氧阻聚效應(yīng)，導(dǎo)致打印失敗。同時(shí)，由于固化發(fā)生在光敏樹脂的液面，所以打印高度與樹脂槽深度有關(guān)：如果需要打印一個(gè)1米高的打印件，就需要1米深的樹脂。每次打印時(shí)，所需要的樹脂遠(yuǎn)多于固化的樹脂。這樣可能造成浪費(fèi)，也給更換不同種類的樹脂帶來(lái)了不便。自由液面式結(jié)構(gòu)的SLA打印機(jī)一般都需要加裝液面控制系統(tǒng)，成本較高。這樣就是為什么我們一般只在工業(yè)級(jí)SLA上看到自由液面式結(jié)構(gòu)。

自從1988年美國(guó)3D Systems 公司推出第l一臺(tái)商品化設(shè)備SLA250以來(lái)，光固化快速成型技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅速而廣泛的應(yīng)用，在概念設(shè)計(jì)的交流、單件小批量精密鑄造、產(chǎn)品模型、快速工模具及直接面向產(chǎn)品的模具等諸多方面廣泛應(yīng)用于汽車、航空、電子、消費(fèi)品、娛樂(lè)以及醫(yī)l療等行業(yè)。在鑄造生產(chǎn)中，對(duì)于一些形狀復(fù)雜的鑄件，模具的制造是一個(gè)巨大的難題。

通過(guò)快速熔模制造、翻砂鑄造等輔助技術(shù)，SLA可以用于復(fù)雜零件（如葉輪）的小批量生產(chǎn)，并進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)等部件的試制和試驗(yàn)。利用傳統(tǒng)工藝制造母模，成本較高且制作時(shí)間長(zhǎng)，采用SLA技術(shù)可以直接制作熔模鑄造的母模，時(shí)間和成本顯著降低。

SLS原理

選擇性激光燒結(jié)（Selective Laser Sintering, SLS）技術(shù)由美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的C.R. Dechard發(fā)明，主要是利用粉末材料在激光照射下高溫?zé)Y(jié)的基本原理，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制光源定位裝置實(shí)現(xiàn)精l確定位，然后逐層燒結(jié)堆積成型。而3D打印能夠有效降低設(shè)計(jì)成本和開發(fā)時(shí)間，建筑師可以通過(guò)實(shí)體的建筑模型對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改良，大大增加了效率和合理性。

SLS的工作過(guò)程與3DP相似，都是基于粉末床進(jìn)行的，區(qū)別在于3DP是通過(guò)噴射粘結(jié)劑來(lái)粘結(jié)粉末，而SLS是利用紅外激光燒結(jié)粉末。先用鋪粉滾軸鋪一層粉末材料，通過(guò)打印設(shè)備里的恒溫設(shè)施將其加熱至恰好低于該粉末燒結(jié)點(diǎn)的某一溫度，接著激光束在粉層上照射，使被照射的粉末溫度升至熔化點(diǎn)之上，進(jìn)行燒結(jié)并與下面已制作成形的部分實(shí)現(xiàn)黏結(jié)。當(dāng)一個(gè)層面完成燒結(jié)之后，打印平臺(tái)下降一個(gè)層厚的高度，鋪粉系統(tǒng)為打印平臺(tái)鋪上新的粉末材料，然后控制激光束再次照射進(jìn)行燒結(jié)，如此循環(huán)往復(fù)，層層疊加，直至完成整個(gè)三維物體的打印工作。無(wú)論多么奇特的形狀、多么天馬行空的想法和設(shè)計(jì)都能使用3D打印出來(lái)，這是傳統(tǒng)工藝無(wú)法做到的。