多材料面曝光增材制造方法與加工工藝研究

武向權，連芩，何曉寧，孟佳麗，李滌塵，靳忠民

（1.西安交通大學機械工程學院，機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室，陜西西安710049；2.西安電子科技大學微電子學院，寬帶隙半導體技術國家重點學科實驗室，陜西西安710126）

光固化原型技術是最早被開發(fā)和應用的一種增材制造技術，具有加工精度高、可加工材料種類多、應用范圍廣的優(yōu)點。通過使用含有不同成分的光敏材料，可加工各種具有不同用途的零件，如含有細胞或生長因子的生物支架[1]、注塑用注塑模具、復雜精細陶瓷零件[2]及各種快速原型件等。按照不同的固化方式，光固化原型技術可分為激光掃描光固化（laser scan stereolithography）技術和面曝光光固化（mask projection stereolithography）技術。其中，面曝光技術可一次曝光加工一整個層面，具有加工效率高的優(yōu)點；且自底向上投影的面曝光技術具有節(jié)省材料、對不同材料粘度適應性好的優(yōu)點。

目前，商用光固化原型技術只能用于加工單一材料，且同一個零件中只含當次加工槽中的材料。隨著工業(yè)制造日趨復雜，單一材料的光固化原型技術已不能滿足特種零件的復雜性和功能性要求。若能在同一零件中加工多種材料，就能分別利用多種材料的物理、化學性質或其復合性能，從而極大地提高光固化原型技術的自由度、加工能力和應用范圍，并開拓新的應用方式和應用前景。Wicker等[3-8]基于激光掃描技術對多材料光固化（multi-material stereolithography，MMSL）進行了深入研究，通過改裝SL設備，保留其激光系統(tǒng)，并將原固定式樹脂槽更換為3個單獨的旋轉式樹脂槽（2個材料槽、1個清洗槽），同時增加工作平臺的旋轉自由度，即可對剛加工完一層的工件進行倒置清洗；……