基于全反射原理高精度光固化成型设备*

邓旭秋，朱珊珊，杨 峰

（常州工业职业技术学院 现代装备制造学院，江苏 常州 213164）

数字光处理（DLP）技术是增材制造（AM）的代表技术之一[1，2]。DLP 打印方式主要是通过图案化紫外光的手段来逐层固化光敏树脂，经过层层固化累计后从而打印出立体模型[3，4]。光学引擎（紫外光成像系统）设置于光敏树脂成型槽（液槽）的下方（或上方），通过光学（光路）设计，使其成像面正好位于液槽的底部（或光敏树脂的上液面）。通过图案化的紫外光照射光敏树脂，光敏树脂在吸收了足够光子之后，光敏剂将能量转移给光引发剂，引发光聚合成型，单次可固化一层特定厚度及形状的光敏树脂[5]。液槽固定在一个运动机构（丝杠）上，每次曝光完成后向上提升单层高度，使得当前完成光固化的立体模型与液槽底面分离，通过逐层曝光的方式并层层叠加来完成三维实体的打印过程[6，7]。DLP 在复杂三维微纳结构、高深宽比微纳结构和复合材料三维微纳结构制造方面具有突出的潜能和优势：即设备简单、成本低、可使用材料种类多和无需掩模或模具直接成形[8，9]。

目前常采用紫外光从下至上垂直照射在光敏树脂上实现面光固化成型，此种设置的缺陷在于：因为光敏树脂的表面张力，成型零件已固化的部位必然会粘附残留的光敏树脂，如图1 所示，当紫外线入射光6 沿垂直方向通过作用点7 后，部分紫外光照射成型零件悬空结构上残留的光敏树脂（特别是凹槽结构），引发光固化成型，在零件表面固化滴状物（图1B）或封闭凹槽结构（图1A），经过累计光照后，超过光敏树脂的固定阈值，出现不受控的光固化现象。……