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  • 紫外激光用于快速成型


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    激光快速成型是一種采用離散分層,逐層堆積的原理,直接利用產品的三維電腦數據實現為產品的原型。紫外激光快速成型所使用的材料主要為光敏樹脂。表面光滑,質量較好;成型精度較高,精度在0.1mm;可制作非常精細的細節及薄壁結構的成型產品,精度高、易后處理。

     

    快速成型的工藝過程具體如下:

     

    1)產品的三維模型的構建

    由于RP系統是由三維CAD模型直接驅動,因此首先要構建所加工工件的三維CAD模型。該三維CAD模型可以利用計算機輔助設計軟件(如Pro/E,I-DEAS, Solid Works,UG等)直接構建,也可以將已有產品的二維圖樣進行轉換而形成三維模型,或對產品實體進行激光掃描、CT斷層掃描,得到點云數據,然后利用反求工程的方法來構造三維模型。

     

    2)SLA激光快速成型

     

    SLA工藝也稱光造型或立體光刻,是基于液態光敏樹脂的光聚合原理工作的。這種液態材料在一定波長和強度的紫外光照射下能迅速發生光聚合反應,分子量急劇增大,材料也就從液態轉變成固態。液槽中盛滿液態光固化樹脂,激光束在偏轉鏡作用下,能在液態表面上掃描,掃描的軌跡及光線的有無均有計算機控制,光點打到的地方,液體就固化。成型開始時,工作平臺在液面下一個確定的深度,聚焦后的光斑在液面上按計算機的指令逐點掃描,即逐點固化。當一層掃描完成后,未被照射的地方仍是液態樹脂。然后升降臺帶動平臺下降一層高度,已成型的層面上又布滿一層樹脂,刮板將粘度較大的樹脂液面刮平,然后再進行下一層的掃描,新固化的一層牢固地粘在前一層上,如此重復直到整個零件制造完畢,得到一個三維實體模型。

     

    3)成型零件的后處理

     

    從成型系統里取出成型件,進行打磨、拋光、涂掛,或放在高溫爐中進行后燒結,進一部提高其強度。

     

    材料性能

    SLA材料

     

    光敏樹脂是激光固化快速成型制作的基材,其性能特征對成型零件的質量具有決定性影響。用SL法光固化樹脂一般應具有以下性能:

     

    1)粘度低,低粘度樹脂有利于成型中樹脂較快流平;

    2)固化速度快,樹脂的固化速度直接影響成型的效率,從而影響到經濟效益;

    3) 固化收縮小,光敏樹脂在固化過程中,經過一個從液態向固態轉變的變化過程,這種變化常會引起樹脂的線性和體積收縮,固化收縮導致零件產生變形、翹曲、開裂等,從而影響到成型零件的精度,降低樹脂的收縮量是光敏樹脂研制過程中的主要目標,低收縮性樹脂有利于成型出搞精度零件;

    4) 一次固化程度高,這樣可以減少后固化收縮,從而減少后固化變形;

    5) 濕態強度高,較高的濕態強度可以保證后固化過程不產生變形、膨脹及層間剝離;

    6) 溶脹小,濕態成型件在液態樹脂樣品件在液態樹脂中的溶脹會造成零件尺寸偏大;

    7) 毒性小,這有利于操作者的健康和不造成環境污染。

     

    SLA成型件的主要應用

     

    1)直接制作各種樹脂樣品件或功能件,用作結構驗證和功能測試;

    2)制作精細零件;

    3)制造有透明效果的制件;

    4)制作出的原型件可快速翻制各種模具,如硅橡膠模、金屬冷噴模、陶瓷模、電鑄模、環氧樹脂模、消失模等;

    5)代替熔模精密鑄造中的消失模用來生產金屬零件。

     


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