2.2.5 SLA:光固化立体成形(立体光刻)

SLAStereo Lithography Appearance),光固化立体成型、立体光刻、立体平板印刷,有时也简称SL。该工艺属于“液态树脂光固化成型”这一大类。

提示:SLA用的激光与SLS用的激光不同。SLA用的是紫外激光,而SLS用的是红外激光。SLA的耗材一般为液态的光敏树脂,而SLS的耗材一般为塑料、蜡、陶瓷、金属粉末。

世界上第一台3D打印机采用的就是SLA工艺!这项技术由Charles W. Hull发明,他由此于1986年创办了3D Systems公司。技术原理:如图2-5所示,树脂液槽中盛满透明、有黏性的液态光敏树脂,紫外激光束经快速转动着的反射镜(即振镜)对树脂进行照射,使之快速固化。具体地,在成型过程开始时,可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度。之后,聚焦的激光束在计算机的控制下,按照截面轮廓的要求,沿液面进行扫描,使被扫描区域的树脂固化,从而得到该截面轮廓的塑料薄片。然后,工作台下降一层薄片的高度,再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。

2-5  SLA的技术原理(图片来源:thre3d.com

SLA的材料是液态的,不存在颗粒的东西,因此可以做得很精细。不过它的材料要比SLS贵很多,所以它目前主要用于打印薄壁的、精度要求较高的零件。适合于制作中小型工件,能直接得到塑料产品。它还能代替蜡模制作浇铸模具,以及作为金属喷涂模、环氧树脂模和其他软模的母模。SLA的打印案例如图2-8所示。

 

2-8  SLA的打印案例(图片来源:中瑞科技)

SLA技术的优点如下。

ü 光固化成型法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。

ü 成型速度较快,系统工作相对稳定。

ü 可以打印的尺寸也比较可观,在国外有可以做到2m的大件,关于后期处理特别是上色都比较容易。

ü 尺寸精度高,可以做到微米级别,比如0.025mm

ü 表面质量较好,比较适合做小件及较精细件。

 

SLA 技术的缺点如下。

r  SLA设备造价高昂,使用和维护成本过高。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。

r  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。

r  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100℃。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,抗腐蚀能力不强。

r  光敏树脂对环境有污染,会使人体皮肤过敏。

r    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。