1 / 8
文档名称:

光固化成型.pdf

格式:pdf   大小:806KB   页数:8页
下载后只包含 1 个 PDF 格式的文档,没有任何的图纸或源代码,查看文件列表

如果您已付费下载过本站文档,您可以点这里二次下载

分享

预览

光固化成型.pdf

上传人:青山代下 2024/5/21 文件大小:806 KB

下载得到文件列表

光固化成型.pdf

相关文档

文档介绍

文档介绍:该【光固化成型 】是由【青山代下】上传分享,文档一共【8】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【光固化成型 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。光固化快速成型摘要:光固化快速成型是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成型方法。本文章重点介绍了光固化快速成型的原理,成型过程及其对精度的影响,总结了此方法的优缺点,展望了其发展前景及应用。关键词:快速成型;光固化成型;成型精度;工艺参数一、前言随着全球市场一体化的形成,制造业的竞争十分激烈,产品的开发速度日益成为主要矛盾。在这种情况下,自主快速产品开发(快速设计和快速工模具)的能力(周期和成本)成为制造业全球竞争的实力基础。制造业为满足日益变化的用户需求,要求制造技术有较强的灵活性,能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。因此,产品的开发速度和制造技术的柔性就十分关键。从技术发展角度看,计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及为新的制造技术的产生奠定了技术物质基础。所以我们要掌握该技术,才能在未来的商业或国际竞争中立于不败之地。快速成型(RapidPrototypingManufacturing,简称RPM)技术,诞生于20世纪80年代后期,是基于材料堆积法的一种高新制造技术,是基于离散-堆积成形原理的先进制造技术的总称。被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即快速成形技术就是利用三维CAD的数据,通过快速成型机,将一层层的材料堆积成实体原型。1快速成型技术发展至今,以其技术的高集成性、高柔性、高速性而得到了迅速发展,快速成形技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法——部分去除大于工件的毛坯上的材料来得到工件。而采用全新的“增长”加工法——用一层层的小毛坯逐步叠加成大工件,将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合。因此,它不必采用传统的加工机床和模具,只需传统加工方法的10%~30%的工时和20%~35%的成本,就能直接制造出产品样品或模具。由于快速成形具有上述突出的优势,所以近年来发展迅速,已成为现代先进制造技术中的一项支柱技术,实现并行工程(ConcurrentEngineering,简称CE)必不可少的手段。例如,可增加产品设计的自由度,可采用非均质材料,可采用客户定制以及及时制造的生产方式,易于实行异地制造等越是形状复杂且批量小的零件,越应当采用快速制造技术。RPM的特点:(1)制造原型所用的材料不限,各种金属和非金属材料均可使用;(2)原型的复制性、互换性高;(3)制造工艺与制造原型的几何形状无关,在加工复杂曲面时更显优越;(4)加工周期短,成本低,成本与产品复杂程度无关;(5)高度技术集成,可实现了设计制造一体化。近十几年来,随着全球市场一体化的形成,制造业的竞争十分激烈。尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应用,使得RP技术得到了异乎寻常的高速发展,表现出很强的生命力和广阔的应用前景。快速成形技术发展至今,以其技术的高集成性、高柔性、高速性而得到了迅速发展。目前,快速成形的工艺方法已有几十种之多,其中主要工艺有四种基本类型:光固化成型法(SLA)、分层实体制造法(LOM)、选择性激光烧结法(SLS)、熔融沉积制造法(LDM)。除了上述4种最为熟悉的技术外,还有许多技术也已经实用化,如三维打印技术、光屏蔽工艺、直接壳法、直接烧结技术、全息干涉制造等。二、光固化成型1、立体光固化成型法(SLA)即的缩写。光固化(photocuring)指单体、低聚体或聚合体基质在光诱导下的固化过程,一般用于成膜过程等不饱和聚酯树脂的光固化。光谱中能量最高的紫外光产生的活化能,能够使不饱和聚酯树脂的C—C键断2裂,产生自由基从而使树脂固化。当不饱和聚酯树脂中加入光敏剂后,用紫外线或可见光作能源引发,能使树脂很快发生交联反应。光固化技术是—项节能和清洁环保型技术,它节约能源——能耗仅为热固化的五分之一,且不含溶剂、对生态环境有保护作用,不会向大气排放毒气和二氧化碳,故被誉为“绿色技术”。光固化技术(UV)是通过一定波长的紫外光照射,使液态的环氧丙烯酸树脂高速聚合而成固态的一种光加工工艺,光固化反应本质上是光引发的聚合、交联反应。光固化涂料是光固化技术在工业上大规模成功应用的最早范例,也是目光固化产业前领域产销量最大的产品,规模远大于光固化油墨和光固化胶粘剂,而环氧丙烯酸是主要的光固化涂料。用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。光固化快速成型制造技术不同于传统的材料去除制造方法,SLA将所设计零件的三维计算图像数据转换成一系列很薄的模型截面数据,然后在快速成型机上,用可控制的紫外线激光束,按计算机切片软件所得到的每层薄片的二维图形轮廓轨迹,对液态光敏树脂进行扫描固化,形成连续的固化点,从而构成模型的一个薄截面轮廓。下一层以同样的方法制造。该工艺从零件的最底薄层截面开始,一次一层连续进行,直到三维立体模型制成。~,最后将制品从树脂液中取出,进行最终的硬化处理,再打光、电镀、喷涂或着色即可。如下图1:图1光固化过程原理图3要实现光固化快速成型,感光树脂的选择也很关键。它必须具有合适的粘度,固化后达到一定的强度,在固化时和固化后要有较小的收缩及扭曲变形等性能。更重要的是,为了高速、精密地制造一个零件,感光树脂必须具有合适的光敏性能,不仅要在较低的光照能量下固化,且树脂的固化深度也应合适。2、成型过程及其对精度的影响(1)成型过程光固化快速成型的过程分为前处理、分层叠加成型及后处理三个阶段。如图2例如图1所示的成型过程,液槽中盛满液态光敏树脂,氦-镉激光器或氩离子激光器发出的紫外激光束在控制系统的控制下按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐点扫描,使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化,形成零件的一个薄层。一层固化完毕后,工作台下移一个层厚的距离,以使在原先固化好的树脂面表再敷上一层新的液态树脂,刮板将粘度较大的树脂液面刮平,然后进行下一层的扫描加工。新固化的一层牢固地粘结在前一层上,如此重复直至整个零件制造完毕,得到一个三维实体原型。当实体原型完成后,首先将实体取出,并将多余的树脂排净。之后去掉支撑,进行清洗,然后再将实体原型放在紫外激光下整体固化。(2)成型加工误差对精度的影响1)机器误差。机器误差是成型机本身的误差,它是影响制件精度的原始误差。机器误差在成型系统的设计及制造过程中就应尽量减少,因为它是提高制件精度的硬件基础。2)树脂收缩变形产生的误差。由于树脂从液态到固态的聚合反应过程中要产生线性收缩和体积收缩,而线性收缩将导致在层堆积时产生层间应力,这种层间应力使零件变形,导致精度丧失,并且这种变形的机理复杂,与材料的组分、光敏性、聚合反应的速度有关。实践证明;通过开发低粘度、低收缩、高强度的树脂是提高4零件精度的根本途径。3)加工参数设置误差对精度的影响①光斑直径产生的误差。SLA成型系统所用的光源光点实际上是一个具有一定直径的光斑,成型中不能将光斑近似为光束能量聚集的光点,光能量分布在整个光斑范围内,实际固化成型的零件轮廓是光斑中心运行轨迹上一系列固化点包络形成的。如图3所示图3光斑对制件的影响如果不采用补偿,所作出的零件实体部分实际上每侧大了一个光斑半径,零件的长度尺寸大了一个光斑直径,使零件出现正偏差。为了减小或消除正偏差,采用光斑补偿,使光斑扫描路径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。②扫描参数对成型精度的影响。a)平面扫描固化深度只与扫描速度、激光功率和扫描间距有关。固化层的厚度略小于层厚时,可以自由收缩而不产生层间应力,从而降低翘曲变形,但是会造成层和层之间有错位,原因是固化薄层随液态树脂在槽内流动而产生的漂移;固化层的厚度略大于层厚时,可以使层与层之间粘固在一起,但是随着固化层厚的增加,翘曲变形会加大。b)为了保证加工顺利进行,分层厚度要小于最大固化深度。由于激光能量必须穿透当前层,才能使相邻两层粘结。c)光束扫描间距要小于最大固化线幅。相邻的扫描固化线条必须有一定的重叠,才能使液态树脂所固化的部分具有一定的强度。5d)要合理地控制扫描速度和扫描间距。扫描速度越低,则最大固化线幅越大,相邻的固化线条重合大,可导致制件内部应力集中;相反,如果扫描速度过大,与扫描间距配合不当,制件内部尚未固化的树脂在后固化过程中固化,进而产生变形,引起误差。③扫描方式产生的误差。在光固化成型机上加工零件时,激光束在计算机控制下,采用一种扫描方式在XY方向有序扫描零件轮廓的内部区域,即填充扫描。根据不同的光束扫描方向和扫描线之间的相对位置,可派生出多种实用的扫描方式。在不同的扫描方式下,固化成型过程中所产生的层间应力的大小和方向是不同的,这种层间应力的差异在宏观上表现为工件变形和收缩量的不同,在不同的扫描方式下,工件的变形程度有很大的差别。3、光固化成型的优势(1)光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺,成熟度高,经过时间的检验。(2)由CAD数字模型直接制成原型,加工速度快,产品生产周期短,无需切削工具与模具。(3)可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具。(4)使CAD数字模型直观化,降低错误修复的成本。(5)为实验提供试样,可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核。(6)可联机操作,可远程控制,利于生产的自动化。4、光固化成型的缺陷(1)SLA系统造价高昂,使用和维护成本过高。(2)SLA系统是要对液体进行操作的精密设备,对工作环境要求苛刻。(3)成型件多为树脂类、强度、刚度、耐热性有限,不利于长时间保存。(4)预处理软件与驱动软件运算量大,与加工效果关联性太高。(5)软件系统操作复杂,入门困难;使用的文件格式不为广大设计人员熟悉。(6)立体光固化成型技术被单一公司所垄断。6三、光固化成型技术的应用(1)可以对样品形状及尺寸设计进行直观分析在新产品设计阶段,虽然可以借助设计图纸和计算模拟对产品进行评价,但不直观,特别是形状复杂产品,往往因难于想象其真实形貌而不能作出正确、及时的判断。采用SLA可以快速制造样品,供设计者和用户直观测量,并可迅速反复修改和制造,可大大缩短新产品的设计周期,使设计符合预期的形状和尺寸要求。(2)用SLA制件进行产品性能测试与分析例如在塑料制品加工企业,由于SLA制件有较好的机械性能,可用于制品的部分性能测试与分析。四、快速成型的发展前景RPM技术已经在许多领域里得到了应用,其应用范围主要在设计检验、市场预测、工程测试(应力分析、风道等)、装配测试、模具制造、医学、美学等方面。RP技术在制造工业中应用最多(达到67%),说明RP技术对改善产品的设计和制造水平具有巨大的作用。目前快速成形技术还存在许多不足,下一步研究开发工作主要在以下几方面:(1)改善快速成形系统的可靠性、生产率和制作大件能力,尤其是提高快速成形系统的制作精度;(2)开发经济型的快速成形系统;(3)快速成形方法和工艺的改进和创新;(4)快速模具制造的应用;(5)开发性能良好的快速成形材;(6)开发快速成形的高性能软件等。总而言之,快速成型技术是一种新型成型方法,虽然问世不久,但已广泛应用于国民经济的许多领域,给许多行业带来了巨大的经济效益。随着市场一体化竞争的日趋激烈,要求新产品开发和生产周期越来越短,这为快速成型技术的生产与发7展带来了广阔的空间。RP技术将会被越来越多的企业所采用,对企业的发展发挥起到越来越重要的作用,并将给企业带来丰厚回报,其自身也将获得更大的发展。8

最近更新

膳食脂肪酸摄入水平、体内脂肪酸组成谱及其与.. 2页

2022年湖南城建职业技术学院单招数学题库及答.. 4页

物联网中专职业道路规划与管理 5页

脑动静脉畸形合并出血相关影响因素分析临床研.. 2页

脉冲激光沉积GaN薄膜研究的开题报告 2页

脂素Lipin-1在肝脏胰岛素抵抗中的作用探讨的开.. 2页

胶原修饰温致水凝胶包载GDF-5转染脂肪干细胞修.. 2页

胜利油田海洋钻井公司薪酬方案设计的开题报告.. 2页

胃癌患者p53基因及K-ras基因的突变研究的开题.. 2页

肺表面活性物质治疗新生儿呼吸窘迫综合征的呼.. 2页

股指互换合约定价模型的研究的开题报告 2页

聚磷菌D2生长及除磷特性的研究的开题报告 2页

聚合物-溶剂相互作用对嵌段共聚物自组装形貌的.. 2页

门窗节能工程检验批质量验收记录 13页

老庄生命观研究的开题报告 2页

群桩基础水平承载性能试验研究的开题报告 2页

网络控制系统调度与控制的协同设计的开题报告.. 2页

网上银行顾客价值与顾客忠诚度关系研究的开题.. 2页

钢结构设计参考资料 14页

绦虫组织性类固醇激素水平测定及其受体的免疫.. 2页

经导管主动脉瓣植入的临床应用的开题报告 2页

组织学习、知识创新、动态能力以及组织绩效的.. 2页

纵谈相声艺术及其前景展望的开题报告 2页

纳米材料的可控合成——二维盘形氧化硅复合纳.. 2页

级联式多电平逆变器控制技术研究的开题报告 2页

红外系统杂散辐射分析与抑制的开题报告 2页

钓鱼的周记 7页

保洁个人工作自查报告 6页

儿童认知训练PPT课件 24页

混双羽毛球策划方案 3页