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基于光固化成型技术的实体表面防变形方法分析

来源:[db:来源] 编辑:admin 时间:2017-10-16

  引言

  3D打印技术属于机械工程学科特种加工工艺的范畴,它集成了CAD/CAM技术、计算机数控技术、激光技术、精密伺服驱动技术和新材料技术等现代科技成果,是一项多学科交叉、多技术集成的先进制造技术。它从成型原理上提出一个全新的思维模式,即将计算机上制作的零件三维模型,表面三角化处理,存储成STL文件格式,对其进行分层处理,得到各层截面的二维轮廓信息,按照这些轮廓信息自动生成加工路径,山喷头在控制系统的控制下,选择性地固化或切割一层的成型材料,形成各个截面轮廓薄片,并逐步顺序肴加成三维实体,然后进行实体的后处理,形成打印实体。

  其主要包括立体光固化成型技术(Stereo lithographyAppearance:SLA,本文主要研究此种成型防变形方法)、迭层实体制造(Laminated Object Manufacture : LOM)、选择性激光烧结(Seleeled Laser Sintering: SLS)、形状沉积制造(Shape Deposition Manufacturing: SDM)等;基于喷射的成型技术,如:熔融沉积制造(Fused DepositionModeling: FD呱、三维打印制造(Three DimensionalPrinting: 3DP)等。

  与传统模型制造加工相比,3D打印具有以下优点:产品制造周期短、制造流程简单、可实现个性化制造、制造材料的多样性、可完成一些相对复杂的零件等,弥补了传统加工工艺的不足。

  基于3D打印技术的以上优点,诸多学者对其进行了广泛关注,并取得了许多研究成果。其中南京理工大学合成了一种感680nm红光的可见光引发剂,并研究了树脂各组分对树脂固化前后几个主要性能,即茹度、表固速度,体积收缩率的影响。

  湖北工学院的吴幼军等针对532钊叮绿光激光器找到了一种固化良好的光固化体系,并对树脂组分进行优化,从而改进树脂性能。陈绪兵等9介绍了CAD模型的直接切片在快速成型系统中的应用情况,这种算法具有降低数据前处理时间,避免SLA文件检查与纠错,降低模型文件的规模等优点。上海交通大学周满元’。在研究了平面与基本曲线,曲面和参数曲线,曲面的求交算法后,提出了快速成型中基于STEP的CAD模型直接分层算法,避免了STL中间文件的转换,分层后得到层片的精确轮廓表不,并具有通用性好的优点。

  本文基于VisiJe} Crystal(液态光敏树脂)实体材料,通过对三维模型抽壳方式达到增加支撑材料用量密度、减小层间分层面积接触,从而减小层间应力,进而减小打印实体的线性收缩。本文对该方法进行了实验验证、对比分析,实验表明该方法可有效防比打印实体变形。

  1.SLA的工作原理

  SLA所用打印材料为液态光敏树脂和石蜡。液态光敏树脂构成打印模型的实体部分;石蜡作为支撑材料用于三维模型中空部分的填充及悬空部位的支撑,保证打印实体肴加的精确性。

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