SLA光固化3D打印的光源系統(tǒng)的激光器種類有哪些
責(zé)任編輯:悟空打印坊 發(fā)布時間:2019-08-15
當(dāng)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(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(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(dǎo)體激光器。另外,也有采用普通紫外燈作為SIA光源的。
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(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,輸出波長為325 mn,激光器壽命為2 000 h。
(2)Ar+激光器
樹脂的吸收系數(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,曝光時間較長,發(fā)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(zhì)是氮氣,采用氣體放電激發(fā)的原理,放電類型為輝光放電,氮分子激光器增益高,粒子數(shù)反轉(zhuǎn)持續(xù)時間短,因此,無須諧振腔反饋,其輸出光為放大的自發(fā)輻射。輸出功率為o.1~500 mW,輸出波長為337.1 nm,使用壽命長達(dá)數(shù)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(yōu)點:輸出功率高,可達(dá)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(xù)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??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。和其他類型的激光器相比,半導(dǎo)體激光器具有體積小、壽命長、驅(qū)動方式簡單、能耗小等優(yōu)點。
半導(dǎo)體激光器根據(jù)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(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,又可分為可見光半導(dǎo)體激光器和紫外半導(dǎo)體激光器??梢姽獍雽?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(yīng)用于快速成型的紫外半導(dǎo)體激光器。
選擇哪種類型的激光器,主要根據(jù)固化的光波波長、輸出功率、工作狀態(tài)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(nèi)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(yuǎn)紫外區(qū)域有效能量弱,因此作為實用的遠(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,它既具有氙燈即開即亮的優(yōu)點,還具有汞燈有較高發(fā)光效率和節(jié)電的優(yōu)點,因而是一種體積小、亮度高的球形點光源;
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