(1)成型原理 快速......



(1)成型原理
快速成形技術(shù)是20世紀(jì)80年代開始商品化的一種高新制造技術(shù)。自出現(xiàn)以來，就以全新的制造思想、迅速的產(chǎn)品制造速度、靈活多變的產(chǎn)品模型，受到了學(xué)術(shù)界和制造業(yè)的極大關(guān)注。快速成形技術(shù)適應(yīng)了現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展需求，發(fā)展十分迅猛，在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成為一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)分支和先進(jìn)制造技術(shù)的一門支柱產(chǎn)業(yè)。
快速成形技術(shù)是利用二維的制造方法作出一系列的薄切片，然后將二維薄切片按需要一層層的粘結(jié)在一起，迭加形成所要求的三維零件。制作過程如下：利用計(jì)算機(jī)CAD軟件設(shè)計(jì)制作工件的三維模型，將模型切片，計(jì)算機(jī)對(duì)切片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成零件的二維層片信息(橫截面的平面輪廓和內(nèi)部掃描路徑)。計(jì)算機(jī)根據(jù)這些信息，通過控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)成形激光束按照所要求的路徑運(yùn)動(dòng)，選擇性的固化一層層的樹脂(或者切割一層層的薄紙、燒結(jié)一層層的粉末材料、噴涂一層層的熱熔材料或者粘結(jié)劑等)，形成各個(gè)截面的二維固體層片，一層制作完畢，在該層的基礎(chǔ)上再進(jìn)行下一層的制作，層層迭加，直至各層片按順序迭加成三維零件。
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1986年美國(guó)的Charles W Hull首次提出用激光照射液態(tài)光敏樹脂，固化分層制作三維物體的快速成形概念，并申請(qǐng)了專利。1988年，美國(guó)的3D Systems公司根據(jù)該專利商業(yè)化了第一臺(tái)現(xiàn)代快速成形機(jī)—SLA250，以液態(tài)樹脂選擇性地固化成形零件，開創(chuàng)了快速成形技術(shù)的新紀(jì)元。由于快速成形技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)于現(xiàn)代社會(huì)市場(chǎng)需求和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展要求，自誕生之日起就引起了人們的極大關(guān)注，許多大公司都購(gòu)買或應(yīng)用了該技術(shù)，各國(guó)也投入了大量的人力物力進(jìn)行開發(fā)研究，在制作方法、零件性能、制作速度和精度上以及制作零件的材料上都取得了顯著的研究成果。除SLA外，還涌現(xiàn)出了許多其它形式的快速成形技術(shù)和快速成形機(jī)，如LOM(分層實(shí)體制造)，SLS(選擇性激光燒結(jié))，F(xiàn)DM(熔絲沈積制造)等。
光固化(Stereolithography,簡(jiǎn)稱SL)成型技術(shù)基本工作原理如圖所示，以光敏樹脂為加工材料，加工從最底部開始，紫外激光根據(jù)模型分層的截面數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)的控制下在光敏樹脂表面進(jìn)行掃描，每次產(chǎn)生零件的一層。在掃描的過程中只有激光的曝光量超過樹脂固化所需的閾值能量的地方液態(tài)樹脂才會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)形成固態(tài)，因此在掃描過程中，對(duì)于不同量的固化深度，要自動(dòng)調(diào)整掃描速度，以使產(chǎn)生的曝光量和固化某一深度所需的曝光量相適應(yīng)。掃描固化成的第一層粘附在工作平臺(tái)上，此時(shí)工作平臺(tái)的位置比樹脂表面稍微低一點(diǎn)，每一層固化完畢之后，工作平臺(tái)向下移動(dòng)一個(gè)層厚的高度，然后將樹脂涂在前一層上，如此反復(fù)，每形成新的一層均粘附到前一層上，直到制作完零件的最后一層(零件的最頂層)。這樣整個(gè)制作過程就完成了。
(2)、成型特點(diǎn)
與其它成型工藝方法(FDM、LOM、SLS等)相比，光固化法快速成型的特點(diǎn)是精度高、表面質(zhì)量好，表面粗糙度可達(dá)到Ra3.25μm，經(jīng)過拋光，表面粗糙度可達(dá)到Ra1.17μm，是目前公認(rèn)的成型精度最高的工藝方法(100mm以內(nèi)±0.1mm或±0.1%)；