光固化成型技術(shù)的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 光固化成型技術(shù)的應(yīng)用光固化技術(shù)是一種新型加工方法，它集現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)、/ 技術(shù)、激光技術(shù)和新材料技術(shù)于一體，突破了傳統(tǒng)加工模式，大大縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，在制模、直觀分析測試制品及醫(yī)學(xué)上有廣泛的用途。1 成型原理 光固化快速成型制造技術(shù)不同于傳統(tǒng)的材料去除制造方法，它的成型原理68是：SLA將所設(shè)計零件的三維計算圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一系列很薄的模型截面數(shù)據(jù)，然后在快速成型機上，用可控制的紫外線激光束，按計算機切片軟件所得到的每層薄片的二維圖形輪廓軌跡，對液態(tài)光敏樹脂進行掃描固化，形成連續(xù)的固化點，從而構(gòu)成模型的一個薄截面輪廓。下一層以同樣的方法制造。該工藝從零件的最底薄層截面開

2、始，一次一層連續(xù)進行，直到三維立體模型制成。一般每層厚度為0.0760.381mm，最后將制品從樹脂液中取出，進行最終的硬化處理，再打光、電鍍、噴涂或著色即可。圖1所示為SLA控制原理示意圖。 圖1 SLA 控制原理要實現(xiàn)光固化快速成型，感光樹脂的選擇也很關(guān)鍵。它必須具有合適的粘度，固化后達到一定的強度，在固化時和固化后要有較小的收縮及扭曲變形等性能。更重要的是，為了高速、精密地制造一個零件，感光樹脂必須具有合適的光敏性能，不僅要在較低的光照能量下固化，且樹脂的固化深度也應(yīng)合適。要將一種新產(chǎn)品成功地投入到競爭激烈的市場中需要其產(chǎn)品開發(fā)的速度快及生產(chǎn)周期短。只有將快速與柔性制造工藝結(jié)合才能達到理

3、想效果。SLA集現(xiàn)代控制技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)和新材料科學(xué)的成果與一體，突破了傳統(tǒng)加工模式，大大縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。目前光固化快速成型技術(shù)的應(yīng)用主要有: (1) 用SLA制造模具 用SLA工藝快速制成的立體樹脂?？梢源嫦?zāi)＿M行結(jié)殼，型殼焙燒時去除樹脂膜，得到中空型殼，即可澆注出具有高尺寸精度和幾何形狀、表面光潔度較好的合金鑄件或直接用來制注射模的型腔，可以大大縮短制模過程，縮短制品開發(fā)周期，降低制造成本。 (2) 對樣品形狀及尺寸設(shè)計進行直觀分析 在新產(chǎn)品設(shè)計階段，雖然可以借助設(shè)計圖紙和計算模擬對產(chǎn)品進行評價，但不直觀，特別是形狀復(fù)雜產(chǎn)品，往往因難于想象

4、其真實形貌而不能作出正確、及時的判斷。采用SLA可以快速制造樣品，供設(shè)計者和用戶直觀測量，并可迅速反復(fù)修改和制造，可大大縮短新產(chǎn)品的設(shè)計周期，使設(shè)計符合預(yù)期的形狀和尺寸要求。 (3) 用SLA制件進行產(chǎn)品性能測試與分析 在塑料制品加工企業(yè)，由于SLA制件有較好的機械性能，可用于制品的部分性能測試與分析，提高制品設(shè)計的可靠性。 (4) 進行單件或小批量產(chǎn)品的制造 在一些特殊行業(yè)，有些制件只需單件或少于50的小批量，這樣的產(chǎn)品通過制模再生產(chǎn)，成本高，周期長。一般可用SLA直接進行成型，成本低，周期短。 (5) 在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 外科醫(yī)生已利用CT與MRI所得數(shù)據(jù)，用SLA制造模型，以便策劃頭顱和面部

5、手術(shù)。他們還用SLA制成模型進行復(fù)雜手術(shù)練習，為牙齒、骨移植等手術(shù)設(shè)計樣板。SLA技術(shù)是一種新型成型方法，雖然問世不久，但已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的許多領(lǐng)域，給許多行業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益。特別是隨著科技不斷進步，要求制品生產(chǎn)周期越來越短，這為光固化快速成型的生產(chǎn)與發(fā)展帶來一個絕好機遇。且光固化體系是綠色新技術(shù)，符合國家環(huán)保政策，將為模具、塑料等行業(yè)帶來豐厚回報，其自身也將獲得更大的發(fā)展。目前SLA技術(shù)在歐美、日本等發(fā)達國家應(yīng)用較為廣泛。我國僅一些高等院校及有關(guān)廠家在吸收消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出了光固化快速成型機，但不管是在質(zhì)量及數(shù)量上，還是在應(yīng)用領(lǐng)域方面，與國外相比都還有較大的差距。只有不斷推

6、廣SLA技術(shù)，加以不斷完善，才能在該領(lǐng)域趕上并超過發(fā)達國家。 分層實體制造技術(shù)的應(yīng)用基于LOM技術(shù)的快速制模工藝 快速模具技術(shù)一般按其制造過程中是否需要RP原型過渡主要分為直接法和間接法兩大類，如通過RP原型翻制的硅膠模、環(huán)氧樹脂模、金屬噴涂模等快速制模工藝屬于間接快速模具技術(shù)，而直接快速模具技術(shù)主要有SLS工藝、3DP(Three Dimensional Printing，又稱三維印刷成型技術(shù))工藝、LENS(Laser Engineering Net Shaping，又稱激光工程化凈成型技術(shù))工藝等多種直接快速金屬模具技術(shù)，基于LOM技術(shù)的各種木模、消失模以及紙基模具等也屬于直接快速模具技

7、術(shù)。 利用LOM技術(shù)制作的快速原型件，其強度類似硬木，可承受200左右的高溫，具有較好的機械強度和穩(wěn)定性，經(jīng)過適當?shù)谋砻嫣幚?，如噴涂清漆、高分子材料或金屬后，可作為各類間接快速制模工藝的母模，或直接制作用于注塑用的紙基模具，基于LOM技術(shù)的各類快速制模工藝在塑料覆蓋件制作方面都得到了廣泛的應(yīng)用。 基于LOM技術(shù)的間接快速制模工藝 在注塑用快速模具應(yīng)用方面，其基本原理是首先利用LOM技術(shù)制作的紙質(zhì)快速原型件，通過不同的模具翻制技術(shù)制作出硅膠模、環(huán)氧樹脂模、金屬噴涂模等快速模具，然后根據(jù)模具情況進行熱注塑或反應(yīng)式注塑，得到生產(chǎn)或試制用的塑料零件。由于翻制技術(shù)成熟、工藝簡便、方法多樣，可以根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)

8、量、數(shù)量等具體要求選擇合適的工藝，是目前常用的快速模具技術(shù)之一。 基于LOM技術(shù)的直接快速制模工藝 LOM技術(shù)在直接快速注塑模具方面的應(yīng)用主要是反應(yīng)式注塑模具，根據(jù)注塑條件的不同又可分為真空注塑和低壓注塑兩類，下面介紹的就是基于LOM技術(shù)的紙基反應(yīng)式低壓注塑模具工藝(以下簡稱紙基注塑模具)。 紙基注塑模具設(shè)計 紙基注塑模具設(shè)計原理與步驟類似于鋼模設(shè)計，但考慮到紙基件制作的特殊性以及注塑方式的差異，紙基注塑模具的設(shè)計又有其不同的特點。 ·尺寸補償 紙基注塑模具屬于直接制模，不存在硅膠模等間接制模工藝在翻制過程帶來的累積誤差，因此，影響最終注塑件尺寸精度的因素主要有三維模型轉(zhuǎn)換STL文件

9、時的轉(zhuǎn)換精度損失、紙基模具制造誤差、紙基模具裝配誤差、聚氨酯注塑材料收縮率等，在這里需要補償?shù)某叽缇褪蔷郯滨ゲ牧系氖湛s率，即在三維軟件中對三維CAD模型進行尺寸補償，這對于尺寸較大的零件來說是必須要考慮的。選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用為使成型零件獲得預(yù)期的效果，必須對燒結(jié)過程進行控制。除了材料、設(shè)備方面提供必要的條件外，一些燒結(jié)工藝參數(shù)的控制尤為重要，如激光束的光斑直徑大小、掃描速度、掃描間隔、掃描的粉層厚度等，都會影響到材料在熔化和凝固結(jié)晶的過程，從而直接影響成型零件的精度、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、表面物理化學(xué)性能等。研究的方向主要集中在建立起可供選擇的方案和參數(shù)模塊，用戶根據(jù)需要從中選取某一方案及參數(shù)，

10、并可對其進行更改和調(diào)整，從而使成型零件達到很好的制造效果。目前這一技術(shù)主要由成型設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)廠家來進行研究，隨設(shè)備提供服務(wù)，由于缺少實際經(jīng)驗的積累，很不完善，大多作為參考推薦使用。在金屬鋼模具的制造中，制造成本高、制造周期長是很普遍的現(xiàn)象，特別是型腔、型芯類關(guān)鍵零部件，往往成為整個模具生產(chǎn)制造的關(guān)鍵，它的制造工藝也成為制造周期、制造成本、模具質(zhì)量、使用壽命等的主要影響因素。在傳統(tǒng)模具制造工藝中，由于它的生產(chǎn)工序多且復(fù)雜，所需制造設(shè)備的類型也很多，鍛、刨、銑、車、鏜、磨，包括較先進的數(shù)控、電火花和精密雕刻等等加工技術(shù)都能用得上，是集各種加工技術(shù)綜合應(yīng)用的一個領(lǐng)域，盡管如此，一些復(fù)雜型腔的制造仍感

11、覺很困難，還得借助其他特殊方法。由此可見，它的高成本慢速度是不睜的事實。    選擇性激光燒結(jié)制作金屬鋼模具技術(shù)的出現(xiàn)，恰好彌補了這一缺陷，它的優(yōu)勢在于只需用SLS設(shè)備和相應(yīng)的金屬粉末材料在較短的時間內(nèi)制造出形狀復(fù)雜的型腔零件，總的制造成本下降了，是一種快速價廉的模具制造方法。特別是新產(chǎn)品的開發(fā)試制、產(chǎn)品改型等以快、變?yōu)橹饕攸c的試制用生產(chǎn)模具的制造尤其適用，再就是形狀較復(fù)雜的模具型腔零件，采用該技術(shù)其制造工藝的周期就大為縮短，對競爭激烈的模具制造業(yè)來說，為迅速地搶占市場、贏得商機提供了先進的制造工藝和加工手段。    在金屬鋼模具領(lǐng)域中，這一技術(shù)已經(jīng)被注射模等以塑料制品為主要加工對象的模具制造業(yè)所采用。另一個以鋁、鋅、鎂等低熔點合金為加工對象的壓鑄模行業(yè)也成為了該技術(shù)的又一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。隨著對SLS技術(shù)研究的深入，對成型粉末材料和工藝控制技術(shù)的改進，還可以擴大到強度、硬度有著更高要求的其它鋼模具制造