第3章　光固化成形技术

立体光固化（stereo lithography，SL）技术又被称为光固化成形（stereo lithography appearance，SLA）技术，它是世界上最早出现并实现商业化应用的快速成形（rapid prototyping，RP）技术。1984年8月，当时在加利福尼亚州的3D Systems公司联合创始人兼首席技术官查尔斯·赫尔（Charles Hull）申请了一项美国专利，名为“通过立体光刻技术生产三维物体的装置”（Apparatus for Production of Three-Dimensional Objects by Stereolithography）。1986年3月获得授权，赫尔（Charles Hull）和雷蒙德·弗里德（Raymond Freed）联合创立了3D Systems公司。1988年4月，美国的3D Systems公司率先将SL技术商业化，制造了世界上第一台SL 3D打印机——SLA250，并在美国开始售卖相关设备，由此使光固化技术（SL）成为第一个取得专利授权和商业应用的3D打印技术。自此，基于SL技术的打印机如雨后春笋般相继出现，国内以清华大学、西安交通大学为代表的高校率先开展了相关研究工作。

作为在增材制造（additive manufacturing）领域最早发展起来的技术，光固化成形技术得到了深入的研究和广泛的应用。简单说来，它基于光敏材料的光聚合原理，多以液态光敏树脂为原料，通过逐层光照固化的方式来构建实体［1］。目前在国外，有些研究机构或组织又将光固化技术称为“槽式光聚合”（vat photopolymerization）技术，源于盛放光敏树脂的液槽。自光固化成形技术面世以来，经过三十多年的发展，根据光源问题提出的解决方案，目前市场上已经出现三种主流技术：

（1）立体光固化（stereo lithography，SL）技术

SL的光源来自激光，利用紫外光（波长为355nm或405nm）作为光源，用激光振镜控制系统来控制激光产生光斑扫描液态光敏树脂进行选择性固化成形。SL成形过程主要是由点（光源）到线、由线到面逐渐成形。

（2）数字光处理（digital light processing，DLP）技术

DLP的光源来自高清投影仪，多利用波长为405nm的紫外光源，通过德州仪器公司的数字微镜技术，选择性地将面光源投射到光敏树脂上使之固化。其中DLP技术也包括快速成形的连续液面生产技术（continuous liquid interface production，CLIP）。

（3）液晶屏投影（liquid crystal display，LCD）技术

该技术的光源选用LCD显示屏，简单说来，该技术就是把DLP的光源用LCD来代替。不同的是，按照光源波长的不同，LCD技术分为两种。第一种是LCD掩膜光固化（LCD masking），即用405nm紫外光（和DLP一样），加上LCD面板作为选择性透光的技术。第二种是400～600nm可见光光固化（visible light cure，VLC），使用普通光（可见光，400～600nm）就可以使树脂固化，实现打印。