光掩膜法(Solid Ground Curing,SGC)是以色列的Cubital公司开发的一种光固化成型方法。同SLA一样,该系统同样利用紫外线来固化光敏树脂,但光源和具体的工艺方法与SLA不同,曝光是采用光学掩膜技术,电子成像系统先在一块特殊玻璃上通过曝光和高压充电过程产生与截面形状一致的静电潜像,并吸附上碳粉形成截面形状的负像,接着以此为“底片”用强紫外线灯对涂敷的一层光敏树脂同时进行曝光固化,把多余的树脂吸附走以后,用石蜡填充截面中的空隙部分,接着用铣刀把这个截面修平,在此基础上进行下一个截面的固化。与SLA对比,SGC效率更高,因为SGC的每层固化都是瞬间完成的。SGC的工作空间较大,可以一次制作多个零件,也可以制作单个大零件(例如,尺寸可以达到500mm×350mm×500mm)。图2-39为SGC工艺制作的一个模型。
图2-39 光掩膜法工艺制作的小车模型
光掩膜法的工艺原理如图2-40所示。具体工艺步骤如下:
图2-40 光掩膜法的工艺原理
1)零件三维造型,并利用切片软件切片。在每层制作之初,用光敏树脂均匀地喷涂工作平面,如图2-41a所示。
2)在每一层,利用Cubital公司的专利印刷技术进行光掩膜,如图2-41b所示。
3)然后用强紫外线灯(2kW)照射,暴露在外的光敏树脂被一次固化,如图2-41c所示。
4)每一层固化后,未固化的光敏树脂被真空抽走以便重复利用。固化的光敏树脂在一个更强的紫外线灯(4kW)的照射下得以二次固化,如图2-41d所示。
5)用蜡填充被真空抽走的区域。通过冷却系统使蜡冷却变硬,硬化的蜡可以作为支撑。因此,不需要作额外的支撑,如图2-41e所示。
6)将蜡、树脂层压平,以便进行下一层的制作,如图2-41f所示。
7)零件制作完成后,将蜡去掉,打磨,得到模型,无需其他的后处理,如图2-41g所示。
光掩膜法的优点如下:
1)不需要设计支撑结构。(www.xing528.com)
2)零件的成型速度不受复杂程度的影响,只与体积有关。树脂瞬时曝光,速度快,整层一次成型,效率高。
3)精度高,相对精度约在0.1%左右。
4)最适合制作多件原型,制作过程中可以随意选择不同零件的制作次序;一个零件未制作完时,可以先作另一个零件,再回过头来继续作未完成的零件。
图2-41 光掩膜法的工艺步骤
5)模型内应力小、变形小,适合制作大型件。
6)制作过程中如发现错误,可以把错误层铣掉,重新制作此层。
同时光掩膜法也存在如下的缺点:
1)树脂和石蜡的浪费较大,且工序复杂。
2)设备占地大,噪声大,维护费用昂贵。
3)可选材料少,使用材料有毒,且需密封避光保存。
4)制作过程中,感光过度会使树脂材料失效。
5)后处理过程需要除蜡。
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