浅论立体光刻工艺的研究进展

摘 要 光固化成型是一种增材制造快速成型技术。本文简要介绍了光固化成型技术的原理，综述了目前的研究现状。

关键词 光固化成型;材料;快速成型

光固化成型（Stereo Lithography Apparatus，SLA）也被称为立体光刻成型，属于快速成型技术中的一种，简称为SLA，有时也称为SL。光固化成型技术主要是使用光敏树脂作为原材料，通过特定波长与强度的激光（紫外光）聚焦到光固化材料表面，使之由点到线、由线到面的顺序凝固，从而完成一个层截面的绘制工作。然后在垂直方向上升降打印台一个层厚单位的高度。接着再照射固化下一个层面。这样循环完成固化、移动的过程，从而层层叠加完成一个三维实体的打印工作。

1技术原理

SLA的工作原理概述为：在计算机控制下，紫外激光部件按设计模型分层截面得到的数据，对液态光敏树脂表面逐点扫描照射。使被照射区域的光敏树脂薄层发生聚合反应而固化，从而形成一个薄层的固化打印操作。当完成一个截面的固化操作后，工作台沿Z轴下降一个层厚的高度。由于液体的流动特性，打印材料会在原先固化好的树脂表面自动再形成一层新的液态树脂。因此照射部件便可以直接进行下一层的固化操作。新固化的层将牢固地结合在上一层固化好的部件上。循环重复照射、下沉的操作，直到整个部件被打印完成。但在打印完成后，还必须将原型从树脂中取出再次进行固化后处理，通过强光、电镀、喷漆或着色等处理得到需要的最终产品。

2技术发展情况分析

蒋三生[2]以国产光敏树脂为打印材料，基于立体光刻 （SLA） 光固化技术制备实验样品，研究了激光功率、光斑直径、切片厚度和填充扫描速度几个 SLA 工艺参数对样品的打印时间、密度、尺寸偏差、表面粗糙度和弯曲强度的影响。结果表明，基于 SLA 技术打印的实验样品，其密度和弯曲强度的大小主要由材质本身决定;打印时间与切片厚度几乎成反比例函数关系;样品尺寸偏差的绝对值随着切片厚度的增加呈现先下降后上升的趋势，表面粗糙度随着切片厚度的增加而增大。

李东方[3]等介绍了传统光固化成型技术在数据格式、光斑补偿等精度方面的研究。对喷射固化成型技术 、面曝光光固化成型技术 、 光敏树脂的研究进行了阐述 ，并介绍了最新的CLIP 技术。

李晶晶[4]等提出为了获得性能优异的立体光固化成型 （SLA） 制件，以 SZUV–W8001P 型光敏树脂为打印材料，基于 SLA光固化 3D 打印机制备了不同工艺参数下的标准拉伸、弯曲及冲击试样，探究了打印层厚、填充扫描速度、填充线距及后固化时间等工艺参数对 SLA 成型试样力学性能的影响。

司马建高[5]等论述了SLA 3D打印在熔模铸造领域中的应用以及具体的工艺过程，重点研究了薄壁铸件胀壳的问题，并结合实例提供了解决方案。

专利文献CN 210415532 U提出一种基于并行机构的高精度SLA激光3D打印机。包括打印装置、SLA激光装置以及用于控制激光运动的基于Stewart平台的控制装置;该实用新型结构简单、易于操作;激光头装在Stewart平台上实现激光束的各种角度转动扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应后固化。

专利文献CN 110757800 A提出一种工业SLA激光3D打印机，旨在提供一种自动化程度高、组装方便和加工效率高的工业SLA激光3D打印机。其包括机架和设置于所述机架内的工作台，所述工作台上内嵌有料斗，所述工作台上设置有Z轴机构，所述Z轴机构的正面设置有位于所述料斗上方的网板托盘升降机构，所述料斗的两端之间设置有往返刮刀机构，所述機架的上端设置有激光组件，所述激光组件的激光正对着料斗，所述机架上还设置有悬臂操作箱。

3结束语

3D打印已经为传统的加工方式带来了变革，SLA作为其主流技术之一已获得广泛应用。光敏树脂材料作为SLA加工的关键环节，对其不断研发应用必定会为3D打印技术的更广泛推广提供助力。

参考文献

[1] 李博等.3D打印技术[M].北京：中国轻工业出版社，2017：7-8.

[2] 蒋三生.基于SLA成型的光敏树脂3D打印工艺及性能[J].工程塑料应用，2019，47（1）：76-81.

[3] 李东方.光固化快速成型技术的进展及应用[J].北京工业大学学报，2015，41（12）：1769-1774.

[4] 李晶晶.工艺参数对SLA成型制件力学性能的影响[J].工程塑料应用，2019，47（10）：75-79.

[5] 司马建高.SLA3D打印技术在熔模铸造中的应用[J].特种铸造及有色合金，2018，38（4）：379-381.

作者简介

冯淑莹（1985-），女，广东广州人;职称：审查员，助理研究员，现就职单位：国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心材料工程发明审查部，研究方向：材料成型加工。