國內(nèi)對光固化3D打印服務(wù)的研宄

（1）成型設(shè)備

成型設(shè)備方面的研宄主要還是光固化3D打印服務(wù)的做功設(shè)備，即激光器。對于光固化3D打印來說，激光器的重要性不言而喻。從光固化3D打印服務(wù)工藝的成型原理來看，它把特定波長的光源照射到樹脂表面，提供了光敏樹脂進(jìn)行液固相變的能量。因光敏樹脂中光引發(fā)劑大部分在紫外光區(qū)的光吸收率較大，激光器只需消耗較少的能量便能將光敏樹脂固化，所以，大部分激光器還是輸出在紫外波段。目前，紫外波段的常用的激光器有He－Cd氣體激光器（325mn），Ar＋氣體激光器（488-514．5nm），N2激光器（337nm），二極管泵浦 Nd：Y0V4 三倍頻激光器，Excimer Laser 激光器（308nm、22nm、172nm），Kr＋氣體激光器（647.1nm）。

隨著光固化3D打印技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，現(xiàn)在越來越要求裝置小型化桌面化，因而還出現(xiàn)了非激光器的紫外燈以及基于光纖技術(shù)的SLA光源。不過，紫外燈曝光的光譜較寬，對于具有特定光波吸收范圍的光敏樹脂來說是一個不利因素。

商品化的光固化3D打印機(jī)現(xiàn)今主要裝備的是He－Cd氣體激光器以及半導(dǎo)體泵浦固體激光器。氣體激光器的電光轉(zhuǎn)換效率低，工作可靠性低，光束質(zhì)量不太好，使用壽命也不太長，一般為2000小時(shí)左右，因此不適于高精度的光固化3D打印設(shè)備。固體激光器體積小，工作可靠，使用壽命長各方面性能全面優(yōu)于氣體激光器，因而價(jià)格很高。

可以預(yù)期，對激光器的研究必將持續(xù)進(jìn)行，以期能找到光束質(zhì)量高，使用壽命長，運(yùn)營費(fèi)用低的相對理想的光固化3D打印激光器。

（2）樹脂材料

光固化3D打印技術(shù)的發(fā)展離不開對新型材料的探索，光敏樹脂作為光固化快速成型的生產(chǎn)原料在近幾年中得了到長足的發(fā)展。浙江閃鑄三維科技有限公司采用了陽離子光引發(fā)劑和自由基光引發(fā)劑的混合引發(fā)劑將其成功的應(yīng)用到了數(shù)字光處理3D打印技術(shù)上。謝彪通過在通用光敏樹脂中加入鄰苯二甲酸二烯丙酯（DAP）預(yù)聚液以及在光敏樹脂體系中引入蒙脫土與膨脹單體的方法，開發(fā)出了力學(xué)性能、翹曲率、成型精度都有較大提升的新型光敏樹脂。

翟媛萍合成了具有良好性能的環(huán)氧丙烯酸酯預(yù)聚物，并且重配了應(yīng)用于紫外光的新型光引發(fā)劑，并通過螺環(huán)膨脹單體改善了該樹脂固化體積收縮率大的問題，生成了適合光固化3D打印工藝的新型光敏樹脂。梁紅波等制得了兩種具有不同濃度丙烯酸酯雙鍵和長鏈烷基的紫外光固化半結(jié)晶聚合物。謝璇等針對光敏樹脂固化物涂層呈脆性并且其收縮率較大的問題，合成了長鏈脂肪烴縮水甘油醚丙烯酸酯，利用該種新合成的光敏樹脂稀釋劑制備的光敏樹脂貯存穩(wěn)定性良好，并且固化物具有良好的柔韌性，此外成型的物體體積收縮率也較小。湖北工學(xué)院的吳幼軍等人針對532nm綠光激光器研制了一種光固化體系，該光固化體系固化性能優(yōu)異，其團(tuán)隊(duì)還對樹脂組分進(jìn)行優(yōu)化，從而改善了樹脂的性能。

（3）數(shù)據(jù)處理技術(shù)

數(shù)據(jù)處理技術(shù)對于3D打印的成型制件無論是精度還是效率都有著相當(dāng)程度的影響，因而對于這方面的研究國內(nèi)也在如火如荼的進(jìn)行。習(xí)俊通，周滿元等提出的新型自適應(yīng)分層算法，在分層前對尖峰以及平面特征進(jìn)行檢查，將模型分成若干子區(qū)域，然后再進(jìn)行自適應(yīng)分層。該方法在一定程度上緩解了自適應(yīng)分層算法對于特征檢驗(yàn)的不足。李文康，陳長波等利用在自適應(yīng)過程中增加一道模型特征檢測工序的方法，提出了一種保留模型特征的自適應(yīng)分層算法。此種自適應(yīng)算法對于零件特征的保留效果更好，不過該方法對于諸多特征的檢驗(yàn)過程稍顯冗長，算法復(fù)雜度較高。王衛(wèi)辰，朱真才等建立了 Z 向特征曲線的自適應(yīng)分層算法，該方法對于自適應(yīng)層厚的計(jì)算反應(yīng)迅速，過程簡單，不過此方法所依靠的Z向特征曲線在實(shí)際生產(chǎn)過程中對于不同的物體難以準(zhǔn)確的選取。

李仲陽，謝存禧等以兩套三角形網(wǎng)格的分組表來縮小建立三角面片拓?fù)潢P(guān)系時(shí)的搜索范圍，加快了構(gòu)建物體整體拓?fù)潢P(guān)系的速度，減少了3D打印切片算法的時(shí)間復(fù)雜度。王素，劉恒等提出了STL模型的分層鄰接排序快速切片算法。該算法采用鄰接插入法建立三角形鄰接關(guān)系，根據(jù)三角形各點(diǎn)坐標(biāo)在切片方向上投影的最大值和最小值反求與此三角形相交的切片平面，并通過分析相鄰兩個三角形的公共邊與切片平面的位置關(guān)系，按鄰接順序建立交點(diǎn)鏈表。此算法由于不建立全局拓?fù)湫畔ⅲ虼藰?gòu)建各個鏈表速度很快，通過建立局部拓?fù)湫畔⒌姆绞?，解放了?jì)算機(jī)大部分內(nèi)存，所以切片效率較高。

洪軍，武殿梁等將成型方向的多目標(biāo)優(yōu)化模型通過權(quán)重配比將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問題，在一定程度上優(yōu)化了3D打印服務(wù)中的成型方向。袁貝貝，姜兆亮構(gòu)建了FDM3D打印的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)利用非支配排序遺傳算法對FDM成型方向的選取進(jìn)行了全局優(yōu)化。趙吉斌、何利英等提出了基于滿意度的成型方向全局優(yōu)化算法，該算法首先利用遺傳算法進(jìn)行尋優(yōu)，不過該尋優(yōu)的方程是基于滿意度原理構(gòu)建的，即通過滿意度原理給各目標(biāo)函數(shù)分配權(quán)重，并將各目標(biāo)函數(shù)翻譯成滿意程度，再利用遺傳算法進(jìn)行求解，對3D打印中成型方向的選取給出了一定的指導(dǎo)。

（4）RP技術(shù)與其他技術(shù)的結(jié)合

于松章、洪軍等將處技術(shù)與反求工程（ReverseEngineering，RE）、快速模具技術(shù)（Rapid Tooling，RT）相結(jié)合，建立了基于RE／RP／RT技術(shù)的新產(chǎn)品開發(fā)流程，針對產(chǎn)品開發(fā)的具體需求，或者己有的實(shí)物原型，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)或者反求工程進(jìn)行建模，將此過程得到的三維CAD圖形利用RP技術(shù)快速制造出來。再以該原型零件為基礎(chǔ)，通過快速模具技術(shù)制造出硅膠軟模、鋅鋁合金模具、鋼模及中小批量功能零件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速開發(fā)制造。

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