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cyqdesign

2007-03-15 19:53

光固化快速成型技術(shù)的控制原理及應(yīng)用

摘要：光固化快速成型技術(shù)是一種新型加工方法，它集現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)、CAD/ CAM 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、直觀分析測試制品及醫(yī)學(xué)上有廣泛的用途。本文概述了光固化快速成型技術(shù)的原理及應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：光固化快速成型；原理；控制；應(yīng)用

快速成型技術(shù)是當(dāng)今世界飛速發(fā)展的制造技術(shù)之一。這種方法能簡捷、全自動(dòng)地制造出歷來各種加工方法難以制作的復(fù)雜立體形狀，在加工技術(shù)領(lǐng)域具有劃時(shí)代的作用[1，2]。

光固化快速成型技術(shù)(Stereo Lithography Apparatus 簡稱SLA)是80年代中期開發(fā)的先進(jìn)制造手段，在快速成型方法中使用較為廣泛。它的突破性在于將傳統(tǒng)的“去除”加工法(由毛坯去除多余部分制成零件)改進(jìn)為增加加工法(由材料逐層累積形成零件)。SLA以其方便、生產(chǎn)周期短而在鑄造、模具與塑料加工行業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用[3～5]。

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[6～8]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0.076～0.381mm，最后將制品從樹脂液中取出，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，且樹脂的固化深度也應(yīng)合適。

2 成型過程及控制

光固化快速成型的過程分為前處理、分層疊加成型及后處理三個(gè)階段。