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SLA光固化3D打印工艺的影响因素
发布时间：
2024-09-30 16:29
SLA，即立体光固化成型技术，是一种通过特定波长与强度的紫外光照射液态光敏树脂，使其发生聚合反应来逐层固化并生成三维实体的成型方式。SLA技术以其高精度、表面光滑、可制作大尺寸产品等特点，在多个领域得到了广泛应用。然而，SLA光固化3D打印工艺并非尽善尽美，其成型质量受到多种因素的影响，这些因素共同决定了打印件的精度、质量和生产效率。
一、前期数据处理与模型设计
1、STL格式转换与输出：STL是对CAD三维模型进行离散三角化处理后得到的模型文件，小三角形数量的多少直接影响逼近精度。精度越高，所用小三角形数量越多，但数据量也会急剧增加，加大计算机数据处理难度。
2、切片处理：切片处理是将三维模型离散成一系列的二维薄片的过程，这些薄片将被逐层打印出来。在切片处理过程中，不可避免地丢失了两层间的信息，导致原型产生形状和尺寸上的误差。层厚越小，误差越小，但层厚又受精度、制作时间和成本等的影响。
二、设备因素
1、光源质量：光源的质量将直接影响到打印件的精度和表面质量。优质的光源能够提供更高的光强度和更稳定的发光器输出，使打印时产生的光固化反应更加稳定和可靠。同时，光源的波长和强度也需要与所使用的光敏树脂相匹配，以确保打印件的质量和精度。
2、设备精度：这是影响成型件精度的最原始因素，主要由成型机和工作台运动精度造成，包括X、Y、Z三个方向上的运动误差、激光束或扫描头的定位误差，它们的运动直线度误差会导致成型件的形状、较大的粗糙度和位置误差。
3、扫描振镜系统：扫描振镜系统在扫描过程中存在固有扫描唱的几何畸变，以及线性、非线性误差等，这些误差会影响激光扫描质量。
三、材料因素
1、材料稳定性：SLA工艺所使用的光敏树脂材料性能容易受到环境温度、湿度、光照等因素的影响，导致材料性能发生变化。
2、树脂收缩变形：光敏树脂在固化过程中会产生收缩，导致打印件精度下降。光敏树脂的耐热性也是重要因素之一，在高温环境下，光敏树脂可能会发生热变形或热分解，导致打印件精度下降或失效。
四、工艺参数
1、扫描速度：扫描速度越低，树脂吸收的能量越多，固化深度就越深，但过低的扫描速度会使各层树脂固化速度太快，影响各层制件的连接；扫描速度过高则可能导致树脂不能吸收足够的能量使其固化或固化深度不够。
2、扫描间距：扫描间距较大时，扫描线的数目较少，相邻固化线间的嵌入程度也较少，会出现锯齿效应，严重影响成型件的表面质量。
3、层厚度：层厚越薄，打印相同高度的三维模型所需的时间越多，但成品质量越高。层厚的选择需要兼顾打印速度、模型质量和成本等因素。
五、后处理因素
1、支撑去除：在打印过程中，通常需要添加支撑结构来支撑悬壁部位。支撑结构的去除可能影响成型件的形状及尺寸，破坏已有的精度。
2、固化处理：固化处理是提高打印件硬度和强度的必要步骤。然而，过度的固化处理可能会导致打印件变形或开裂。
3、残余应力：由于成型工艺或零部件本身结构工艺性等方面的原因，成型件内会存在残余应力，这些应力在时效作用下全部或者部分的消失，也会导致误差。
4、表面处理：表面处理是提高打印件表面质量的重要手段之一。通过打磨、抛光等处理措施，可以去除打印件表面的瑕疵和不平整现象，使其更加光滑和美观。然而，过度的表面处理也可能会导致打印件变形或损伤。
六、总结
综上所述，SLA光固化3D打印工艺的影响因素涉及前期数据处理、设备、材料、工艺参数和后处理等多个方面。为了获得高质量的打印件，需要综合考虑这些因素并采取相应的优化措施。
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SLA光固化3D打印技术，其核心在于利用特定波长的紫外光对液态树脂进行选择性固化。当紫外光束照射到树脂表面时，树脂会在几微秒内迅速固化，形成一层坚固的固体。通过逐层叠加这些固化的树脂层，SLA设备最终构建出完整的三维物体。这种技术以其高精度、高表面质量、材料多样性以及适合复杂结构的特点，成为3D打印领域的重要分支。
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