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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(chǎn)品的三維電腦數(shù)據(jù)實現(xiàn)為產(chǎn)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(jié)及薄壁結構的成型產(chǎn)品,精度高、易后處理。
快速成型的工藝過程具體如下:
1)產(chǎn)品的三維模型的構建
由于RP系統(tǒng)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(chǎn)品的二維圖樣進行轉換而形成三維模型,或對產(chǎn)品實體進行激光掃描、CT斷層掃描,得到點云數(shù)據(jù),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(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。這種液態(tài)材料在一定波長和強度的紫外光照射下能迅速發(fā)生光聚合反應,分子量急劇增大,材料也就從液態(tài)轉變成固態(tài)。液槽中盛滿液態(tài)光固化樹脂,激光束在偏轉鏡作用下,能在液態(tài)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(tài)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(tǒng)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(jīng)濟效益;
3) 固化收縮小,光敏樹脂在固化過程中,經(jīng)過一個從液態(tài)向固態(tài)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(chǎn)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(tài)強度高,較高的濕態(tài)強度可以保證后固化過程不產(chǎn)生變形、膨脹及層間剝離;
6) 溶脹小,濕態(tài)成型件在液態(tài)樹脂樣品件在液態(tài)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(huán)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(huán)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(chǎn)金屬零件。
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