SLA光固化3D打印的光源系統的激光器種類有哪些

責任編輯：悟空打印坊發布時間：2019-08-15

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當光源的光譜能量分布與光敏樹脂吸收譜線相一致時，組成樹脂的有機高分子吸收紫外線，造成分解、交聯和聚合，其物理或化學性質發生變化。由光固化的物理機理可知，對光源的選擇，主要取決于光敏劑對不同頻率的光子的吸收。由于大部分光敏劑在紫外區的光吸收系數較大，一般使用很低的光能量密度就可使樹脂固化，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：氣體激光器、固體激光器和半導體激光器。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
    紫外線固化樹脂能量效率高，溫升較低；樹脂的吸收系數不易提高，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，輸出波長為325 mn，激光器壽命為2 000 h。

    (2)Ar+激光器
    樹脂的吸收系數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2 ym，垂直方向10 htm，全方位5～10 ym;能量轉化效率較低，激光器功率較大，曝光時間較長，發熱量較大；輸出功率為100～500 mW，輸出波長為351～365 nm。

    (3) N2激光器
    工作物質是氮氣，采用氣體放電激發的原理，放電類型為輝光放電，氮分子激光器增益高，粒子數反轉持續時間短，因此，無須諧振腔反饋，其輸出光為放大的自發輻射。輸出功率為o．1～500 mW，輸出波長為337.1 nm，使用壽命長達數萬小時。

2．固體激光器
一般SI。所用的固體激光器輸出波長為355 nm，具有如下優點：輸出功率高，可達500 mW或更高；壽命長，保用壽命為5 000 h，實際壽命更長，且更換激光二極管( Laser Diode)后可繼續使用。相對He - Cd激光器而言，更換激光二極管的費用比更換氣體激光管的費用要少得多；光斑模式好，利于聚焦。采用固體激光器的成型機掃描速度高，通常可達5 m/s或更高。

    3．半導體激光器

    半導體激光器是以半導體材料為工作介質的激光器。和其他類型的激光器相比，半導體激光器具有體積小、壽命長、驅動方式簡單、能耗小等優點。
    半導體激光器根據最終所輸出光線形狀的不同，可分為點激光器、線激光器和柵激光器。其中，點激光器掃描速度慢，但精度高；柵激光器掃描速度快，但精度低；線激光器掃描介于兩者之間，是目前應用較廣的一種半導體激光器。

    半導體激光器根據其輸出波長，又可分為可見光半導體激光器和紫外半導體激光器。可見光半導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，還存在著諸如樹脂材料性能差、固化效率低等缺點。目前尚無可以實用化的應用于快速成型的紫外半導體激光器。
    選擇哪種類型的激光器，主要根據固化的光波波長、輸出功率、工作狀態及價格等因素來確定。

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、氫弧燈都是點光源，作為一種熱陰極弧光放電燈，泡殼內充有高純度氣體，外殼由紫外透過率高、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開始的輻射光譜，但在遠紫外區域有效能量弱，因此作為實用的遠紫外光源尚需進一步研制。氙燈的光譜接近于太陽光譜，熱輻射大，遠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，它既具有氙燈即開即亮的優點，還具有汞燈有較高發光效率和節電的優點，因而是一種體積小、亮度高的球形點光源；

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