半导体激光器在光固化快速成型中的应用

3.半导体激光器在光固化快速成型中的应用

光固化成型技术(sla)是由charles hull在1984年申请了美国专利。光固化快速成型制造技术不同于传统的材料去除制造方法。成型原理如图l所示。液槽中盛满液态光敏树脂。它在紫外激光束的照射下快速固化。成型开始时，可升降工作台使其处于液面下一个层厚的地方。聚焦后的紫外激光束在计算机的控制下按截面轮廓进行扫描，使扫描区域的液态树脂固化，形成该层面的固化层。然后工作台下降一层高度，其上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层的扫描同化，与此同时新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直到整个产品完成。

sla设备最早使用he-cd气体激光器和ar+气体激光器作为光源，但价格较昂贵、电光转换效率低、工作可靠性低。随着sla推广应用的普及，要求降低设备制造成本和运行成本，并且要求装置小型化，这样就产生了使用紫外灯和光纤技术的sla光源。但上述紫外灯的谱带较宽。这对具有特定光吸收特性的材料固化是不利的。另外，紫外灯发光面大，与光纤耦合时光能量损耗也大，而要纠正这一缺点，就必须增加聚光零件。使结构复杂，并使光源体积增大。

紫外半导体激光器技术的发展，为sla rpt提供了最好的光源．在电光效率、成本、体积、寿命和可靠性等指标上堪称最优，在光谱、谱线宽度、功率等性能方面也完全符合sla的工艺要求．因此现在进行这种新型能量源的研究已成为现实。这种新颖能量源具有以下优点。1)ld比he-cd气体激光器寿命长、工作可靠，且体积小易于实现装置小型紧凑，使sla rp设备成为一种桌面式三维打印系统的设想成为现实。2)ld在低电压下工作，有利于设备的安全操作；其电光转换效率比he-cd气体激光器高很多，有利于节能。3)随着半导体激光器技术的发展，紫外半导体激光器已有产品问世。如上文所述的相干公司的cube 375-8e和radius 375-8。均可满足要求。形成新的光源模块后直接与现有sla系统集成，可较大幅度地降低系统成本，项目风险也小。

4.结论

综上所述由于半导体激光器体积小、光电转换效率高、寿命长、可靠性高、易于调制等优点，使其在激光技术中占有重要的地位，已经成功运用到电子学的各个领域。紫外半导体激光器的商品化，使得作为光固化快速成型的新型光源成为现实。必将充分发挥半导体激光器的优势。并将大力推动光固化快速成型设备的桌面三维打印系统的实现。