2.1.7 立体光固化工艺

立体光固化工艺是指通过光致聚合作用选择性地固化液态光敏聚合物的增材制造工艺，代表性工艺有立体光固化成形、数字光处理等，其成形原理如图2-10、图2-11所示。

图2-10 立体光固化成形原理图

图2-11 数字光处理成形原理图

立体光固化成形技术最早由美国科学家Charles Hull于1983年开发成功，是最早发展起来的增材制造技术，它以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光束使其凝固成形，简便快捷地制造出传统加工方法难以制作的复杂立体形状，在传统制造领域中具有划时代意义。其主要成形过程为：用容器盛满液态光敏树脂，氦-镉激光器或氩离子激光器发出的紫外激光束在控制系统控制下按零件分层截面数据信息在光敏树脂表面进行逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件薄层。一层固化后，工作台下移一个层厚距离，以便在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，刮板将黏度较大的树脂液面刮平，然后进行下一层的扫描加工，新固化的一层黏结在前一层上，如此重复直至完成零件制造。

该工艺所用的成形材料为液态形式的光敏热固性聚合物，具有成形速度快、精度高、表面质量高的特点，广泛应用于航空航天、汽车、医疗、家用电器、文物保护等领域。

数字光处理投影系统的核心是光学半导体，即数字显微镜装置或称为DLP芯片，由美国德州仪器（Texas Instrument）公司的Larry Hornbeck博士于1987年发明。该技术是立体光固化成形的变种形式，与立体光固化成形有异曲同工之妙。在加工产品时，利用数字微镜元件将产品截面图形投影到液体光敏树脂表面，使照射的树脂逐层进行光固化。由于每层固化时是通过幻灯片似的片状固化的，因而速度比同类型的立体光固化成形速度更快。

该工艺成形的产品性能与立体光固化成形工艺相近，成形速度更快，但受数字光镜分辨率限制，只能打印尺寸较小的产品。在珠宝首饰领域的蜡模打印已有较长历史，应用比较成熟。由于数字光镜分辨率的提高，其在工业、文创等领域的应用正快速普及。