14、光固化成型技术：原理、应用与发展

光固化成型技术：原理、应用与发展

1. 引言

光固化成型（VPP）技术作为增材制造领域的重要组成部分，在微纳制造、工业生产等多个领域展现出了巨大的潜力。本文将深入探讨VPP技术中的几种关键工艺，包括矢量扫描微尺度光固化成型、掩膜投影光固化成型、连续液体界面生产技术以及双光子光固化成型技术，并分析其优缺点。

2. 矢量扫描微尺度光固化成型

2.1 工艺原理

基于光聚合原理，利用激光或X射线作为能量源，专门为微纳制造应用而开发。与传统VPP不同，微尺度矢量扫描技术通常是移动树脂槽，而非扫描激光束。这是因为将激光聚焦到小于20μm的光斑尺寸需要极短的焦距，给激光扫描带来困难。

例如，对于SLA - 250使用的325nm波长HeCd激光，经过一系列透镜后，聚焦激光光斑距离聚焦光学元件较远，瑞利范围较长，可实现较宽的扫描区域和较大的构建面积。但对于高分辨率微VPP系统，如激光光斑尺寸为10μm的情况，瑞利范围仅0.24mm，扫描激光束易产生严重的光斑畸变。

2.2 应用案例

自1993年引入集成硬化方法以来，扫描微VPP系统在多个领域得到应用。如使用聚焦到5μm直径的激光光斑，通过扫描树脂槽来固化层，可制造出如管子、歧管、弹簧、柔性微致动器、硅基流体通道等器件。还可用于连接MEMS齿轮，制造的微VPP工件可作为模具进行后续电镀，去除树脂后获得所需零件，能实现亚1μm的最小特征尺寸。

2.3 典型工艺规格

典型的逐点微立体光刻工艺具有以下规格：
- UV光束光斑尺寸为5μm。
- 位置精度在x - y方向为0.25μm，z方向为1.0μ