一、激光及激光加工技術

（1）激光是上個(ge) 世紀60年代的重要發明之一，它具有良好的單色性、方向性、強相幹性和高功率密度性等優(you) 點。隨著行業(ye) 的發展，激光器的種類越來越多。按其波長可分為(wei) ，紅外激光器，綠光激光器，紫外激光器三大類，這裏主要介紹紫外激光器的應用及工藝。

（2）紫外激光器

紫外激光波長為(wei) 355nm，屬於(yu) 冷光源，可以被材料較好的吸收，且對材料的破壞也是最小的。紫外激光器波長較短，以國內(nei) 貝林3W紫外激光器為(wei) 例，其脈寬為(wei) 10ns－15ns，在材料上的作用時間較短，可以最大程度的減少熱效應的時間從(cong) 而保護材料，光斑為(wei) 0．5mm（以上數據不同廠家的激光器會(hui) 有所不同），光斑較小能量更為(wei) 集中。相對於(yu) 光纖激光器的高熱效應，和CO2激光器的大光斑來說，紫外激光器在加工一些特殊材料上有得天獨厚的優(you) 勢。

紫外激光器

二、紫外激光器在3D打印（SLA）中的應用及其工藝

（1）紫外激光3D打印的原理機製

紫外激光器通過脈衝(chong) 的紫外波（UV）來照射液態光敏樹脂，而後由掃描振鏡在X－Y平麵內(nei) 一層一層由下而上堆棧掃描最終固化成型，成型精度較高（±0．1mm），具有高度的模擬還原性。

（2）紫外激光器在3D打印中主要影響參數

由於(yu) 液態光敏樹脂對紫外光的吸收係數最大，因此較低的光能量密度就可使樹脂固化，但是由於(yu) 光敏樹脂對紫外光的吸收遵循Beer－Lambert 定律，即：紫外光的能量密度隨著透射深度的增加呈指數衰減。理論及試驗表明，隻有當液態光敏樹脂接受的紫外線能量密度超過一定的閾值後，才會(hui) 產(chan) 生凝膠（凝膠態是液態和固態之間的臨(lin) 界狀態） 因此在固化過程中需要持續輸出200mw以上的連續紫外光才能使其固化，但是我們(men) 要怎麽(me) 樣才能達到較好的固化品質呢？

樹脂的固化品質主要由紫外激光在液麵的掃描速度，激光成型的光斑大小和激光持續輸出功率大小三個(ge) 因素共同決(jue) 定。振鏡的掃描速度直接影響著激光器的脈衝(chong) 個(ge) 數以及紫外激光在液態光敏樹脂表麵的接觸時間，若掃描速度過快可能直接導致激光器脈衝(chong) 個(ge) 數不足，或接觸時間過短而導致的最終固化硬度低或固化失敗等一係列問題。而液態光敏樹脂表麵最終成型的紫外光斑大小影響著支撐的厚度以及成品的厚度，且若是激光器的光斑不圓可能會(hui) 導致分布在樹脂上的能量不均勻而導致最終成型的品質下降或者固化線寬異常等。最後是激光功率，一般在350mw－500mw間的持續穩定輸出功率最佳，功率過高可能導致樹脂發黑或發黃，功率過低可能導致樹脂發白或硬度減少，若是持續輸出功率不穩定還能導致固化線和固化深度異常等問題。綜上所述，我們(men) 要得到較好的固化品質則需要對激光器滿足以下幾點條件：1．持續穩定的輸出功率且在350mw以上；2．持續穩定的激光輸出脈衝(chong) ；3．較好的激光器光斑質量。

由此貝林激光為(wei) 3D打印及增材製造應用特別推出0．5－3W風冷紫外激光器（LP105），此款激光器單脈衝(chong) 能量＞5μJ＠100kHz，重複頻率30－100kHz，脈寬＜70ns＠100kHz，光束質量高（M2＜1．3），光斑圓度＞90％，這些嚴(yan) 格的參數要求能夠完美解決(jue) 在固化過程中硬度不夠，色澤差異等一係列問題，且風冷的製冷方式使激光器體(ti) 積更小更容易集成3D打印的整體(ti) 光路。

加工效果示例圖

希望更多的企業(ye) 能使用上國產(chan) 激光器，與(yu) 貝林激光一起推進中國增材製造產(chan) 業(ye) 的大發展。