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3D打印技术直接烧结成型

      和间接烧结成型相比，直接烧结成型过程明显缩短，无需间接烧结时复杂的后处理阶段。但必须有较大功率的激光器，以保证直接烧结过程中金属粉末的直接熔化。

      因而，直接烧结中激光参数的选择，被烧结金属粉末材料的熔凝过程控制是烧结成型中的关键。激光功率是激光直接烧结工艺中的一个重要影响因素。功率越高，激光作用范围内能量密度越高，材料熔化越充分，同时烧结过程中参与熔化的材料就越多，形成的熔池尺寸也就越大，粉末烧结固化后易生成凸凹不平的烧结层面，激光功率高到一定程度，激光作用区内粉末材料急剧升温，能量来不及扩散，易造成部分材料甚至不经过熔化阶段直接汽化，产生金属蒸汽。在激光作用下该部分金属蒸汽与粉末材料中的空气一道在激光作用区内汇聚、膨胀、****，形成剧烈的烧结飞溅现象，带走熔池内及周边大量金属，形成不连续表面，严重影响烧结工艺的进行，甚至导致烧结无法继续进行。同时飞溅产物也容易造成烧结过程的“夹杂”。

光斑直径是激光烧结工艺的另外一个重要影响因素。总的来说，在满足烧结基本条件的前提下，光斑直径越小，熔池的尺寸也就可以控制得越小，越易在烧结过程中形成致密、精细、均匀一致的微观*。同时，光斑越细，越容易得到精度较好的三维空间结构，但是光斑直径的减小，预示着激光作用区内能量密度的****，光斑直径过小，易引起上述烧结飞溅现象。

扫描间隔是选择性激光烧结工艺的又一个重要影响因素，它的合理选择对形成较好的层面质量与层间结合，****烧结效率均有直接影响。同间接工艺一样，合理的扫描间隔应保证烧结线间、层面间有适当重叠。

3D打印光固化成型材料

1、3D打印光固化材料的应用

制作各种树脂样品或功能件，用作结构验证和功能测试；

制作精细零件；

制作有透明效果的制件；

快速模具的母模，翻制各种快速模具；

代替熔模精密铸造中的消失模用来生产金属零件。

2、光固化成形树脂需具备的特性

粘度低，利于成型树脂较快流平，便于快速成型。

固化收缩小，固化收缩导致零件变形、翘曲、开裂等，影响成型零件的精度，低收缩性树脂有利于成型出*零件。

湿态强度高，较高的湿态强度可以保证后固化过程不产生变形、膨胀及层间剥离。

溶涨小，湿态成型件在液态树脂中的溶涨造成零件尺寸偏大；

杂质少，固化过程中没有气味，毒性小，有利于操作环境。

3、光固化成形树脂的组成及固化机理

      应用于SLA技术的光敏树脂，通常由两部分组成，即光引发剂和树脂，其中树脂由预聚物、稀释剂及少量助剂组成。

      当光敏树脂中的光引发剂被光源(特定波长的紫外光或激光) 照射吸收能量时，会产生自由基或阳离子，自由基或阳离子使单体和活性齐聚物活化，从而发生交联反应而生成高分子固化物。

4、SLA树脂的收缩变形

       树脂在固化过程中都会发生收缩，通常线收缩率约为3%。从高分子化学角度讲，光敏树脂的固化过程是从短的小分子体向长链大分子聚合体转变的过程，其分子结构发生很大变化，因此，固化过程中的收缩是必然的。    

      从高分子物理学方面来解释，处于液体状态的小分子之间为范德华作用力距离，而固体态的聚合物，其结构单元之间处于共价键距离，共价键距离远小于范德华力的距离，所以液态预聚物固化变成固态聚合物时，必然会导致零件的体积收缩。

5、SLA的后固化

      尽管树脂在激光扫描过程中已经发生聚合反应，但只是完成部分聚合作用，零件中还有部分处于液态的残余树脂未固化或未完全固化（扫描过程中完成部分固化，避免完全固化引起的变形） ，零件的部分强度也是在后固化过程中获得的，因此，后固化处理对完成零件内部树脂的聚合，****零件****终力学强度是必不可少的。后固化时，零件内未固化树脂发生聚合反应，体积收缩产生均匀或不均匀形变。

与扫描过程中变形不同的是，由于完成扫描之后的零件是由一定间距的层内扫描线相互粘结的薄层叠加而成，线与线之间、面与面之间既有未固化的树脂，相互之间又存在收缩应力和约束，以及从加工温度(一般高于室温) 冷却到室温引起的温度应力，这些因素都会产生后固化变形。但已经固化部分对后固化变形有约束作用，减缓了后固化变形。

      零件在后固化过程中也要产生变形，实验测得零件后固化收缩占总收缩量的30%~40%。