3.半導(dǎo)體激光器在光固化快速成型中的應(yīng)用

光固化成型技術(shù)(sla)是由charles hull在1984年申請(qǐng)了美國專利。光固化快速成型制造技術(shù)不同于傳統(tǒng)的材料去除制造方法。成型原理如圖l所示。液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂。它在紫外激光束的照射下快速固化。成型開始時(shí)，可升降工作臺(tái)使其處于液面下一個(gè)層厚的地方。聚焦后的紫外激光束在計(jì)算機(jī)的控制下按截面輪廓進(jìn)行掃描，使掃描區(qū)域的液態(tài)樹脂固化，形成該層面的固化層。然后工作臺(tái)下降一層高度，其上覆蓋另一層液態(tài)樹脂，再進(jìn)行第二層的掃描同化，與此同時(shí)新固化的一層牢固地粘結(jié)在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)產(chǎn)品完成。

sla設(shè)備最早使用he-cd氣體激光器和ar+氣體激光器作為光源，但價(jià)格較昂貴、電光轉(zhuǎn)換效率低、工作可靠性低。隨著sla推廣應(yīng)用的普及，要求降低設(shè)備制造成本和運(yùn)行成本，并且要求裝置小型化，這樣就產(chǎn)生了使用紫外燈和光纖技術(shù)的sla光源。但上述紫外燈的譜帶較寬。這對(duì)具有特定光吸收特性的材料固化是不利的。另外，紫外燈發(fā)光面大，與光纖耦合時(shí)光能量損耗也大，而要糾正這一缺點(diǎn)，就必須增加聚光零件。使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并使光源體積增大。

紫外半導(dǎo)體激光器技術(shù)的發(fā)展，為sla rpt提供了最好的光源．在電光效率、成本、體積、壽命和可靠性等指標(biāo)上堪稱最優(yōu)，在光譜、譜線寬度、功率等性能方面也完全符合sla的工藝要求．因此現(xiàn)在進(jìn)行這種新型能量源的研究已成為現(xiàn)實(shí)。這種新穎能量源具有以下優(yōu)點(diǎn)。1)ld比he-cd氣體激光器壽命長、工作可靠，且體積小易于實(shí)現(xiàn)裝置小型緊湊，使sla rp設(shè)備成為一種桌面式三維打印系統(tǒng)的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。2)ld在低電壓下工作，有利于設(shè)備的安全操作；其電光轉(zhuǎn)換效率比he-cd氣體激光器高很多，有利于節(jié)能。3)隨著半導(dǎo)體激光器技術(shù)的發(fā)展，紫外半導(dǎo)體激光器已有產(chǎn)品問世。如上文所述的相干公司的cube 375-8e和radius 375-8。均可滿足要求。形成新的光源模塊后直接與現(xiàn)有sla系統(tǒng)集成，可較大幅度地降低系統(tǒng)成本，項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)也小。

4.結(jié)論

綜上所述由于半導(dǎo)體激光器體積小、光電轉(zhuǎn)換效率高、壽命長、可靠性高、易于調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)，使其在激光技術(shù)中占有重要的地位，已經(jīng)成功運(yùn)用到電子學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。紫外半導(dǎo)體激光器的商品化，使得作為光固化快速成型的新型光源成為現(xiàn)實(shí)。必將充分發(fā)揮半導(dǎo)體激光器的優(yōu)勢(shì)。并將大力推動(dòng)光固化快速成型設(shè)備的桌面三維打印系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。