隨著新材料的發展，原型快速成型（RP）技術的功能正在不斷地擴大。

立體平版印刷技術（SL）是最古老的、而又是應用最廣泛的原型快速成型（RP）技術之一。目前，可選用的商用SL樹脂達40多種，而立體平版印刷技術也確實是一種通用的技術，可以為任何RP技術中的各種大小和尺寸的零件提供最高的精度和最好的表面質量。

對于任何RP技術而言，立體平版印刷技術的多功能性取決于設備的能力和所提供的材料。一般來說，所提供的材料范圍越廣，該技術的應用范圍也就越廣。

在過去的幾年中，由多家供貨商開發的SL樹脂，其品種和范圍在不斷地增加，包括具有不同物理性能的材料，它們類似于熱工程塑料，例如像聚丙烯、ABS材料和聚碳酸酯。這些材料讓SL的應用范圍不斷擴大，從最初創建概念化模型和母模，發展到創建功能性或配合/組裝式模型，甚至代替了低批量生產應用領域中使用的鑄造尿烷材料或注塑模壓件。

此外，還開發了高度先進的合成樹脂，它使SL技術的發展進入到了快速工具成型領域，為使用加工技術和立體平版印刷技術操作的機加工車間節約了大量的時間和費用。

巨大突破

將立體平版印刷技術與選擇性激光燒結（SLS）技術和熔融沉積制模（FDM）法進行比較。顯然，采用SL技術可以生產出表面質量最好和精度最高的零件。然而，對于最終的使用而言，它要求產品具有高度的耐用性。直到最近，SLS技術和FDM技術才顯示出比SL技術優越的一面，因為前兩種技術應用了工程塑料，它們的韌性超過了SL樹脂。

圖1  一種耐用性極高的SL樹脂材料，其生產的零件細節復雜，精度極高

然而，現在隨著高耐用性SL樹脂材料的引進，SL與其他兩種方法之間的差別已經做了重新調整。這些高耐用性的樹脂材料集中了各方面的特性。它們的物理特性接近于通過SLS或FDM工藝（見圖1）生產的其他工程塑料。

圖2  SL具有高精度和類似于燒結狀態的耐用特性

由于SL所具有的精度和燒結狀的耐用特性，凡是在傳統上使用鑄造尿烷材料的應用領域，或者在某些情況下使用SLS或FDM技術的應用領域，也將這些樹脂材料作為它們的應用目標。采用SL與耐用性樹脂相結合的優點是：設計工程師可以獲得一個較快的周轉時間來生產耐用性零件，這種零件與SLS或FDM生產技術相比具有更高的精度和表面質量（見圖2）。

合成樹脂擴大SL功能

含有高填充合成物材料的專業化SL樹脂正在不斷地發展，它的發展擴大了SL的功能，特別是需要高剛性、高精度和熱偏差溫度等重要特性的應用領域。由于其模數特性可以達到11 000MPa的水平，其線性收縮率低于0.001in（1in=25.4mm），因此這些高填充材料為快速模具成型打開了大門。

新一代納米復合材料，含有大量的非結晶體納米填充顆粒，其彎曲模數達10 500MPa，熱偏差溫度為260°C（在0.46 MPa壓力下，熱態后固化處理以后），線性收縮率<0.001”。與其他合成材料相比，它們具有更好的側壁質量。

使用新一代的材料和SL工藝就可以生產出具有實際功能的塑料零件，以便將它們在產品設計階段過程中進行試驗。采用這些納米復合樹脂材料制成的模具不是生產用模具，但它們能夠使設計工程師很快地獲得具有很好成本效益的幾百件零件，有時候甚至是幾千件零件。其周轉時間很快，在大部分情況下，其成本費用低于采用金屬加工的模具，特別是一些模具的插件，需要大量的EDM加工處理。

下面的塑料就是采用這些樹脂模具制成模型：這些塑料包括聚乙烯、聚丙烯、熱塑彈性體材料、高沖擊性聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯和玻璃纖維填充尼龍。一般來說，塑料的侵蝕性越大，其沖擊數越少。

一般來說，這些模具對生產4in以下的塑料零件是非常有用的。從快速模具成型技術中獲益的行業包括消費品生產行業、醫療行業、電子元件和汽車生產行業。

除了尺寸方面的指導原則以外，還包括附加的設計指導原則，只要遵循這些指導原則，就可以保證達到理想的零件數量，而且可以使復合模具的損毀率降到最低。

突出的優點

通過立體平版印刷技術的模具快速成型比機加工技術具有更多的優點。一般來說，其半徑處的精度優于由CNC數控機床加工的半徑精度。形成較尖圓角的可能性是存在的，但不需要進行二次加工處理。下面的塑料件是由ABS材料模壓成型的。它能承受1700次的打擊，之后塑料件上的字母等細節才開始逐漸消退（見圖3）。

圖3  由納米復合材料制成的模具，其內部含有大量的非結晶體納米填充顆粒，因此由其生產的零件細節具有很高的分辨率

帶有活動鉸鏈的聚丙烯瓶蓋和模具也屬于塑料零件的生產實例，這些零件很容易采用這類樹脂成型的快速模具生產（見圖4）。模具本身采用直拉式設計，不需要機加工處理。

圖4  立體平版印刷技術可能會造成較尖的圓角，但不需要二次加工處理

在這個實例中，采用立體平版印刷技術的另一優點是可以同時制造多個模具。有些SL系統的平臺尺寸范圍為10in×（10~29in）×25in，可用于其他SLA系統。大部分平臺可以裝滿準備同時制造的各種零件；一切通過計算機系統控制，它可使激光直接精確地投射到整個平臺的表面上。這就意味著型芯和型腔可以同時制造，而且還包括手工安裝的型芯。

納米復合樹脂的局限性

由于這些樹脂的特性類似于陶瓷材料，其散熱速度不如金屬模具那樣迅速，與鋼制或鋁制模具相比，需要較長的散熱周期。這是因為復合樹脂的導熱率要比鋼材或鋁材的導熱率低得多，所以散熱不那么容易。

這些由納米復合樹脂材料快速成型的模具，其所需的散熱周期一般為60~120s。冷卻所需的時間取決于零件的大小、幾何形狀、壁厚和模壓成形的塑料類型。這種模具成型方法不適合于大量生產；因此散熱周期并不像項目整體的周轉那么重要。采用這種方法能夠快速地生產真正的注塑成型零件，并具有良好的成本效益，但生產的零件數量范圍為1~100件，在大部分情況下，可以達到1000件以上。

由于所能提供的先進材料越來越多，因此立體平版印刷技術成為一項越來越有用的原型快速成型技術。由于SL零件正像任何RP技術那樣可以永遠用于概念化模型，因此SL技術的價值和重要性在零件制造中體現出來，這些零件可替代鑄造尿烷，適合于功能性模型，甚至適合于直接生產。采用納米復合樹脂可提高模具制造車間的生產效率，使其可以與海外的快速模具在成型、周轉時間和質量方面進行競爭。由于SL樹脂供貨商正在不斷地擴大他們材料的技術能力，因此SL技術也將不斷地向新產品領域發展。

（信息來源：機械專家網）