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(cè)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(jì)零件的三維計(jì)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(jī)上，用可控制的紫外線激光束，按計(jì)算機(jī)切片軟件所得到的每層薄片的二維圖形輪廓軌跡，對(duì)液態(tài)光敏樹(shù)脂進(jìn)行掃描固化，形成連續(xù)的固化點(diǎn)，從而構(gòu)成模型的一個(gè)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(kāi)

2、始，一次一層連續(xù)進(jìn)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(shù)脂液中取出，進(jìn)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(shí)現(xiàn)光固化快速成型，感光樹(shù)脂的選擇也很關(guān)鍵。它必須具有合適的粘度，固化后達(dá)到一定的強(qiáng)度，在固化時(shí)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(gè)零件，感光樹(shù)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(shù)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(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中需要其產(chǎn)品開(kāi)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(dá)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(shù)脂?？梢源嫦?zāi)＿M(jìn)行結(jié)殼，型殼焙燒時(shí)去除樹(shù)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(lái)制注射模的型腔，可以大大縮短制模過(guò)程，縮短制品開(kāi)發(fā)周期，降低制造成本。 (2) 對(duì)樣品形狀及尺寸設(shè)計(jì)進(jìn)行直觀分析 在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，雖然可以借助設(shè)計(jì)圖紙和計(jì)算模擬對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)，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(shí)形貌而不能作出正確、及時(shí)的判斷。采用SLA可以快速制造樣品，供設(shè)計(jì)者和用戶(hù)直觀測(cè)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(jì)周期，使設(shè)計(jì)符合預(yù)期的形狀和尺寸要求。 (3) 用SLA制件進(jìn)行產(chǎn)品性能測(cè)試與分析 在塑料制品加工企業(yè)，由于SLA制件有較好的機(jī)械性能，可用于制品的部分性能測(cè)試與分析，提高制品設(shè)計(jì)的可靠性。 (4) 進(jìn)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(guò)制模再生產(chǎn)，成本高，周期長(zhǎng)。一般可用SLA直接進(jìn)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(jìn)行復(fù)雜手術(shù)練習(xí)，為牙齒、骨移植等手術(shù)設(shè)計(jì)樣板。SLA技術(shù)是一種新型成型方法，雖然問(wèn)世不久，但已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，給許多行業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。特別是隨著科技不斷進(jìn)步，要求制品生產(chǎn)周期越來(lái)越短，這為光固化快速成型的生產(chǎn)與發(fā)展帶來(lái)一個(gè)絕好機(jī)遇。且光固化體系是綠色新技術(shù)，符合國(guó)家環(huán)保政策，將為模具、塑料等行業(yè)帶來(lái)豐厚回報(bào)，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(dá)國(guó)家應(yīng)用較為廣泛。我國(guó)僅一些高等院校及有關(guān)廠家在吸收消化國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了光固化快速成型機(jī)，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(guó)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(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家。 分層實(shí)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(guò)程中是否需要RP原型過(guò)渡主要分為直接法和間接法兩大類(lèi)，如通過(guò)RP原型翻制的硅膠模、環(huán)氧樹(shù)脂模、金屬?lài)娡磕５瓤焖僦颇９に噷儆陂g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(chēng)三維印刷成型技術(shù))工藝、LENS(Laser Engineering Net Shaping，又稱(chēng)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(qiáng)度類(lèi)似硬木，可承受200左右的高溫，具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚恚鐕娡壳迤?、高分子材料或金屬后，可作為各?lèi)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(lèi)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(guò)不同的模具翻制技術(shù)制作出硅膠模、環(huán)氧樹(shù)脂模、金屬?lài)娡磕５瓤焖倌＞?，然后根?jù)模具情況進(jìn)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(jiǎn)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(lèi)，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(jiǎn)稱(chēng)紙基注塑模具)。 紙基注塑模具設(shè)計(jì) 紙基注塑模具設(shè)計(jì)原理與步驟類(lèi)似于鋼模設(shè)計(jì)，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(jì)又有其不同的特點(diǎn)。 ·尺寸補(bǔ)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(guò)程帶來(lái)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(shí)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(bǔ)償?shù)某叽缇褪蔷郯滨ゲ牧系氖湛s率，即在三維軟件中對(duì)三維CAD模型進(jìn)行尺寸補(bǔ)償，這對(duì)于尺寸較大的零件來(lái)說(shuō)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(duì)燒結(jié)過(guò)程進(jìn)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(huì)影響到材料在熔化和凝固結(jié)晶的過(guò)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(hù)根據(jù)需要從中選取某一方案及參數(shù)，

10、并可對(duì)其進(jìn)行更改和調(diào)整，從而使成型零件達(dá)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(lái)進(jìn)行研究，隨設(shè)備提供服務(wù)，由于缺少實(shí)際經(jīng)驗(yàn)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(zhǎng)是很普遍的現(xiàn)象，特別是型腔、型芯類(lèi)關(guān)鍵零部件，往往成為整個(gè)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(lèi)型也很多，鍛、刨、銑、車(chē)、鏜、磨，包括較先進(jìn)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(gè)領(lǐng)域，盡管如此，一些復(fù)雜型腔的制造仍感

11、覺(jué)很困難，還得借助其他特殊方法。由此可見(jiàn)，它的高成本慢速度是不睜的事實(shí)。    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(bǔ)了這一缺陷，它的優(yōu)勢(shì)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(shí)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(jià)廉的模具制造方法。特別是新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)試制、產(chǎn)品改型等以快、變?yōu)橹饕攸c(diǎn)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(duì)競(jìng)爭(zhēng)激烈的模具制造業(yè)來(lái)說(shuō)，為迅速地?fù)屨际袌?chǎng)、贏得商機(jī)提供了先進(jìn)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(duì)象的模具制造業(yè)所采用。另一個(gè)以鋁、鋅、鎂等低熔點(diǎn)合金為加工對(duì)象的壓鑄模行業(yè)也成為了該技術(shù)的又一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。隨著對(duì)SLS技術(shù)研究的深入，對(duì)成型粉末材料和工藝控制技術(shù)的改進(jìn)，還可以擴(kuò)大到強(qiáng)度、硬度有著更高要求的其它鋼模具制造