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SLA光固化3D打印的光源系统的激光器种类有哪些
2014-04-19
当光源的光谱能量分布与光敏树脂吸收谱线相一致时，组成树脂的有机高分子吸收紫外线，造成分解、交联和聚合，其物理或化学性质发生变化。由光固化的物理机理可知，对光源的选择，主要取决于光敏剂对不同频率的光子的吸收。由于大部分光敏剂在紫外区的光吸收系数较大，一般使用很低的光能量密度就可使树脂固化，所以一般都采用输出在紫外波段的光源。目前SL工艺所用的光源主要是激光器，可分为3类：气体激光器、固体激光器和半导体激光器。另外，也有采用普通紫外灯作为SIA光源的。
1．气体激光器
(1) He - Cd激光器
紫外线固化树脂能量效率高，温升较低；树脂的吸收系数不易提高，输出光噪音成分占10%，且低频的热成分较多。因此固化分辨率较低，一般水平方向≥10 ym，垂直方向≥30“m；输出功率通常为15～50 mW，输出波长为325 mn，激光器寿命为2 000 h。
(2)Ar+激光器
树脂的吸收系数可用掺人染料等方法得到大幅度提高，激光器噪音<1%，因此固化分辨率较高，水平方向可达2 ym，垂直方向10 htm，全方位5～10 ym;能量转化效率较低，激光器功率较大，曝光时间较长，发热量较大；输出功率为100～500 mW，输出波长为351～365 nm。
(3) N2激光器
工作物质是氮气，采用气体放电激发的原理，放电类型为辉光放电，氮分子激光器增益高，粒子数反转持续时间短，因此，无须谐振腔反馈，其输出光为放大的自发辐射。输出功率为o．1～500 mW，输出波长为337.1 nm，使用寿命长达数万小时。
一般SI。所用的固体激光器输出波长为355 nm，具有如下优点：输出功率高，可达500 mW或更高；寿命长，保用寿命为5 000 h，实际寿命更长，且更换激光二极管( Laser Diode)后可继续使用。相对He - Cd激光器而言，更换激光二极管的费用比更换气体激光管的费用要少得多；光斑模式好，利于聚焦。采用固体激光器的成型机扫描速度高，通常可达5 m/s或更高。
半导体激光器是以半导体材料为工作介质的激光器。和其他类型的激光器相比，半导体激光器具有体积小、寿命长、驱动方式简单、能耗小等优点。
半导体激光器根据最终所输出光线形状的不同，可分为点激光器、线激光器和栅激光器。其中，点激光器扫描速度慢，但精度高；栅激光器扫描速度快，但精度低；线激光器扫描介于两者之间，是目前应用较广的一种半导体激光器。
半导体激光器根据其输出波长，又可分为可见光半导体激光器和紫外半导体激光器。可见光半导体激光器在制作零件方面，同气体激光器和固体激光器相比，还存在着诸如树脂材料性能差、固化效率低等缺点。目前尚无可以实用化的应用于快速成型的紫外半导体激光器。
选择哪种类型的激光器，主要根据固化的光波波长、输出功率、工作状态及价格等因素来确定。
普通紫外光源有氘灯、氢弧灯、汞灯、氙灯和汞氙灯等。
氘灯、氢弧灯都是点光源，作为一种热阴极弧光放电灯，泡壳内充有高纯度气体，外壳由紫外透过率高、光洁度好的石英玻璃制成。汞灯有高压汞灯和低压汞灯之分．高压汞灯多为球状，其体积小、亮度高，具有从210 nm开始的辐射光谱，但在远紫外区域有效能量弱，因此作为实用的远紫外光源尚需进一步研制。氙灯的光谱接近于太阳光谱，热辐射大，远紫外辐射只有百分之几，因而作为光固化快速成型的紫外光源也是不可取的。
汞氙灯是利用氙气作为基本气体，并充入适量的汞制成的球形弧光放电灯。由于汞的引入，它既具有氙灯即开即亮的优点，还具有汞灯有较高发光效率和节电的优点，因而是一种体积小、亮度高的球形点光源；
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