1.树脂收缩变形引起的误差

高分子材料的聚合反应一般会出现固化收缩的现象。因此，光固化成形时，光敏树脂的固化收缩会使成形件内产生内应力，从而引起制件变形。从固化层表面向下，随着固化程度的不同，层内应力也不同，呈梯度分布。在层与层之间，新固化层收缩时要受到层间黏合力限制。层内应力和层间应力的合力作用，致使工件产生翘曲变形。

2.成形工艺参数引起的误差

1）激光扫描方式

扫描方式与成形工件的内应力有密切关系，合适的扫描方式可减少零件的收缩量，避免翘曲和扭曲变形，提高成形精度。

SLA工艺成形时多采用方向平行路径进行实体填充，即每一段填充路径均互相平行，在边界线内顺序往复扫描进行填充，也称为Z字形（Zig-Zag）或光栅式扫描方式，如图3-29（a）所示。在扫描一行的过程中，扫描线经过型腔时，扫描器以跨越速度快速跨越。这种扫描方式需频繁跨越型腔部分，一方面空行程太多，会出现严重的“拉丝”现象（空行程中树脂感光固化成丝状）；另一方面扫描系统频繁地在填充速度和快进速度之间变换，会产生严重的振动和噪声，激光器要频繁进行开关切换，降低了加工效率。

图3-29（b）中采用分区扫描方式，在各个区域内采用连贯的Zig-Zag扫描方式，激光器扫描至边界即回折反向填充同一区域，并不跨越型腔部分；只有从一个区域转移到另一区域时，才快速跨越。这种扫描方式可以省去激光开关过程，提高成形效率，并且由于采用分区后分散了收缩应力，减小了收缩变形，从而提高了成形精度。

图3-29　Z字形扫描方式

（a）Z字形；（b）分区扫描

2）树脂涂层厚度

光固化是一种逐层累加的加工方法，一层液态树脂固化后，需要在已固化层表面涂上一层均匀厚度的液态树脂，使成形过程连续进行。树脂涂层厚度是影响光固化成形精度的关键因素之一。

在成形过程中要保证每一层铺涂的树脂厚度一致。当聚合深度小于层厚时，层与层之间将黏合不好，甚至会发生分层；如果聚合深度大于层厚，将引起过固化而产生较大的残余应力，进而引起翘曲变形，影响成形精度。在扫描面积相等的条件下，固化层越厚，则固化的体积越大，层间产生的应力也就越大，因此为了减小层间应力，应该尽可能地减小单层固化深度，以减小固化体积。

3）光斑直径大小

在光固化成形中，原型光斑有一定的直径，固化的线宽等于在该扫描速度下实际光斑的直径大小。如果不采用补偿，光斑尺寸对制件轮廓尺寸的影响如图3-30（a）所示，成形零件实体部分的外轮廓周边尺寸大了一个光斑半径，而内轮廓周边尺寸小了一个光斑半径，结果导致零件的实体尺寸大了一个光斑直径，使零件出现正偏差。为了减小或消除实体尺寸的正偏差，通常采用光斑补偿方法，使光斑扫描路径向实体内部缩进一个光斑半径。从理论上说，光斑扫描按照向实体内部缩进一个光斑半径的路径扫描，所得零件的长度尺寸误差为零。

可以通过调整光斑补偿值的大小，修正制件的误差大小。光斑补偿值可根据尺寸误差情况设置，范围在0.1～0.3 mm。制件尺寸误差为正偏差，光斑补偿直径设置大一些；误差为负偏差，光斑补偿直径设置小一些。

图3-30　光斑直径对成形尺寸的影响

（a）未采用光斑补偿；（b）采用光斑补偿

4）激光功率、扫描速度、扫描间距

激光束光强度沿光斑半径方向为高斯分布，光束的中心部分光强最高，其中I表示单位面积上的光强度，I0是光束中心部分的I值。沿Z轴方向即光束的轴线方向，为光强的空间分布。取直角坐标系XY平面垂直于光束轴线，则光强度在XY平面内的分布可用式（3-1）来表示：

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式中，PL为激光全功率，ω0是激光束中心光强度值1/e2（约13.5%）处的半径，ω是距光轴原点（x0，y0）的距离，可用式（3-2）表示：

当激光束垂直照射在树脂液面时，设液面为Z轴的原点所在，激光强度I（x，y，z）沿树脂的深度方向Z分布，光强度I遵循Lamber-beer法则，沿Z向衰减，即

式中，Dp是激光在树脂中的透射深度。

照射在树脂上的激光束处于静止状态时，光固化的形状如图3-31（a）所示，呈旋转抛物面状态。

光固化成形时激光束沿Y轴方向以速度vs垂直于树脂表面扫描，树脂各部分的曝光量为：

当E＝Ec（临界曝光量）时树脂开始固化，在E≥Ec、z≥0的空间范围内固化成形时，可得

此时，固化形状如图3-31（b）所示，其中（x，z）平面是关于Z轴的抛物线，沿Y方向是等截面的柱体。在光斑的中心处具有最大的固化深度，即y＝0时，可得扫描线的最大固化深度Cd：

在树脂的液面上具有最大固化宽度，即z＝0时，可得扫描线的最大固化宽度Lw：

图3-31　光固化线条轮廓形状

（a）激光束强度近似形状；（b）单条固化线形状

如图3-32所示，单根扫描线截面的形状和尺寸由激光总功率PL、激光光斑半径ω0、扫描速度vs和临界曝光量Ec决定。

平面扫描就是用多条扫描线对一个截面进行扫描固化，当扫描速度、扫描间距一定时，激光功率越大，液态光敏树脂单位时间吸收的能量越大，尺寸误差向正方向增大。当激光功率、扫描间距一定时，扫描速度越快，液态光敏树脂单位时间吸收的能量越小，尺寸误差向负误差的方向减小。当激光功率、扫描速度一定时，扫描间距越大，液态光敏树脂单位时间吸收的能量越小，尺寸误差向负误差的方向减小。在成形工程中，要综合选择激光功率、扫描速度和扫描间距。

图3-32　固化因子及尺寸