SLA光固化3D打印的光源系統(tǒng)的激光器種類(lèi)有哪些

責(zé)任編輯：悟空打印坊發(fā)布時(shí)間：2019-08-15

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當(dāng)光源的光譜能量分布與光敏樹(shù)脂吸收譜線(xiàn)相一致時(shí)，組成樹(shù)脂的有機(jī)高分子吸收紫外線(xiàn)，造成分解、交聯(lián)和聚合，其物理或化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。由光固化的物理機(jī)理可知，對(duì)光源的選擇，主要取決于光敏劑對(duì)不同頻率的光子的吸收。由于大部分光敏劑在紫外區(qū)的光吸收系數(shù)較大，一般使用很低的光能量密度就可使樹(shù)脂固化，所以一般都采用輸出在紫外波段的光源。目前SL工藝所用的光源主要是激光器，可分為3類(lèi)：氣體激光器、固體激光器和半導(dǎo)體激光器。另外，也有采用普通紫外燈作為SIA光源的。

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    1．氣體激光器
    (1) He - Cd激光器
    紫外線(xiàn)固化樹(shù)脂能量效率高，溫升較低；樹(shù)脂的吸收系數(shù)不易提高，輸出光噪音成分占10%，且低頻的熱成分較多。因此固化分辨率較低，一般水平方向≥10 ym，垂直方向≥30“m；輸出功率通常為15～50 mW，輸出波長(zhǎng)為325 mn，激光器壽命為2 000 h。

    (2)Ar+激光器
    樹(shù)脂的吸收系數(shù)可用摻人染料等方法得到大幅度提高，激光器噪音<1%，因此固化分辨率較高，水平方向可達(dá)2 ym，垂直方向10 htm，全方位5～10 ym;能量轉(zhuǎn)化效率較低，激光器功率較大，曝光時(shí)間較長(zhǎng)，發(fā)熱量較大；輸出功率為100～500 mW，輸出波長(zhǎng)為351～365 nm。

    (3) N2激光器
    工作物質(zhì)是氮?dú)猓捎脷怏w放電激發(fā)的原理，放電類(lèi)型為輝光放電，氮分子激光器增益高，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)間短，因此，無(wú)須諧振腔反饋，其輸出光為放大的自發(fā)輻射。輸出功率為o．1～500 mW，輸出波長(zhǎng)為337.1 nm，使用壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)。

2．固體激光器
一般SI。所用的固體激光器輸出波長(zhǎng)為355 nm，具有如下優(yōu)點(diǎn)：輸出功率高，可達(dá)500 mW或更高；壽命長(zhǎng)，保用壽命為5 000 h，實(shí)際壽命更長(zhǎng)，且更換激光二極管( Laser Diode)后可繼續(xù)使用。相對(duì)He - Cd激光器而言，更換激光二極管的費(fèi)用比更換氣體激光管的費(fèi)用要少得多；光斑模式好，利于聚焦。采用固體激光器的成型機(jī)掃描速度高，通?？蛇_(dá)5 m/s或更高。

    3．半導(dǎo)體激光器

    半導(dǎo)體激光器是以半導(dǎo)體材料為工作介質(zhì)的激光器。和其他類(lèi)型的激光器相比，半導(dǎo)體激光器具有體積小、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單、能耗小等優(yōu)點(diǎn)。
    半導(dǎo)體激光器根據(jù)最終所輸出光線(xiàn)形狀的不同，可分為點(diǎn)激光器、線(xiàn)激光器和柵激光器。其中，點(diǎn)激光器掃描速度慢，但精度高；柵激光器掃描速度快，但精度低；線(xiàn)激光器掃描介于兩者之間，是目前應(yīng)用較廣的一種半導(dǎo)體激光器。

    半導(dǎo)體激光器根據(jù)其輸出波長(zhǎng)，又可分為可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光器和紫外半導(dǎo)體激光器。可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光器在制作零件方面，同氣體激光器和固體激光器相比，還存在著諸如樹(shù)脂材料性能差、固化效率低等缺點(diǎn)。目前尚無(wú)可以實(shí)用化的應(yīng)用于快速成型的紫外半導(dǎo)體激光器。
    選擇哪種類(lèi)型的激光器，主要根據(jù)固化的光波波長(zhǎng)、輸出功率、工作狀態(tài)及價(jià)格等因素來(lái)確定。

4．普通紫外燈

    普通紫外光源有氘燈、氫弧燈、汞燈、氙燈和汞氙燈等。
    氘燈、氫弧燈都是點(diǎn)光源，作為一種熱陰極弧光放電燈，泡殼內(nèi)充有高純度氣體，外殼由紫外透過(guò)率高、光潔度好的石英玻璃制成。汞燈有高壓汞燈和低壓汞燈之分．高壓汞燈多為球狀，其體積小、亮度高，具有從210 nm開(kāi)始的輻射光譜，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)域有效能量弱，因此作為實(shí)用的遠(yuǎn)紫外光源尚需進(jìn)一步研制。氙燈的光譜接近于太陽(yáng)光譜，熱輻射大，遠(yuǎn)紫外輻射只有百分之幾，因而作為光固化快速成型的紫外光源也是不可取的。

    汞氙燈是利用氙氣作為基本氣體，并充入適量的汞制成的球形弧光放電燈。由于汞的引入，它既具有氙燈即開(kāi)即亮的優(yōu)點(diǎn)，還具有汞燈有較高發(fā)光效率和節(jié)電的優(yōu)點(diǎn)，因而是一種體積小、亮度高的球形點(diǎn)光源；

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