第3章　光固化成形技術(shù)

立體光固化（stereo lithography，SL）技術(shù)又被稱為光固化成形（stereo lithography appearance，SLA）技術(shù)，它是世界上最早出現(xiàn)并實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的快速成形（rapid prototyping，RP）技術(shù)。1984年8月，當時在加利福尼亞州的3D Systems公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官查爾斯·赫爾（Charles Hull）申請了一項美國專利，名為“通過立體光刻技術(shù)生產(chǎn)三維物體的裝置”（Apparatus for Production of Three-Dimensional Objects by Stereolithography）。1986年3月獲得授權(quán)，赫爾（Charles Hull）和雷蒙德·弗里德（Raymond Freed）聯(lián)合創(chuàng)立了3D Systems公司。1988年4月，美國的3D Systems公司率先將SL技術(shù)商業(yè)化，制造了世界上第一臺SL 3D打印機——SLA250，并在美國開始售賣相關(guān)設(shè)備，由此使光固化技術(shù)（SL）成為第一個取得專利授權(quán)和商業(yè)應(yīng)用的3D打印技術(shù)。自此，基于SL技術(shù)的打印機如雨后春筍般相繼出現(xiàn)，國內(nèi)以清華大學(xué)、西安交通大學(xué)為代表的高校率先開展了相關(guān)研究工作。

作為在增材制造（additive manufacturing）領(lǐng)域最早發(fā)展起來的技術(shù)，光固化成形技術(shù)得到了深入的研究和廣泛的應(yīng)用。簡單說來，它基于光敏材料的光聚合原理，多以液態(tài)光敏樹脂為原料，通過逐層光照固化的方式來構(gòu)建實體［1］。目前在國外，有些研究機構(gòu)或組織又將光固化技術(shù)稱為“槽式光聚合”（vat photopolymerization）技術(shù)，源于盛放光敏樹脂的液槽。自光固化成形技術(shù)面世以來，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，根據(jù)光源問題提出的解決方案，目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)三種主流技術(shù)：

（1）立體光固化（stereo lithography，SL）技術(shù)

SL的光源來自激光，利用紫外光（波長為355nm或405nm）作為光源，用激光振鏡控制系統(tǒng)來控制激光產(chǎn)生光斑掃描液態(tài)光敏樹脂進行選擇性固化成形。SL成形過程主要是由點（光源）到線、由線到面逐漸成形。

（2）數(shù)字光處理（digital light processing，DLP）技術(shù)

DLP的光源來自高清投影儀，多利用波長為405nm的紫外光源，通過德州儀器公司的數(shù)字微鏡技術(shù)，選擇性地將面光源投射到光敏樹脂上使之固化。其中DLP技術(shù)也包括快速成形的連續(xù)液面生產(chǎn)技術(shù)（continuous liquid interface production，CLIP）。

（3）液晶屏投影（liquid crystal display，LCD）技術(shù)

該技術(shù)的光源選用LCD顯示屏，簡單說來，該技術(shù)就是把DLP的光源用LCD來代替。不同的是，按照光源波長的不同，LCD技術(shù)分為兩種。第一種是LCD掩膜光固化（LCD masking），即用405nm紫外光（和DLP一樣），加上LCD面板作為選擇性透光的技術(shù)。第二種是400～600nm可見光光固化（visible light cure，VLC），使用普通光（可見光，400～600nm）就可以使樹脂固化，實現(xiàn)打印。