快速成型技術(shù)-第二章21sla

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1、快速成形技術(shù)（RPT）RapidPrototypingTechnology第二章常用快速成型工藝方法本章目標(biāo)了解常用的快速成型方法種類掌握常用的各種快速成型方法的技術(shù)原理和特點(diǎn)掌握各種快速成型方法常用的材料種類及特點(diǎn)熟悉各種常用快速成型方法的工藝過程了解各種快速成型方法的應(yīng)用領(lǐng)域回顧快速成型與傳統(tǒng)成型制造的理念思路的同異不同之處：切削材料還是生長材料相似之處：注塑、壓鑄、粉末冶金的傳承回顧快速成型與傳統(tǒng)成型制造的理念思路的同異不同之處：切削材料還是生長材料相似之處：注塑、壓鑄、粉末冶金的傳承立體光固化成型工作原理使用材料技術(shù)特點(diǎn)工藝過程應(yīng)用領(lǐng)域熔融沉積成

2、型選擇性激光燒結(jié)成型三維印刷工藝分層實(shí)體制造常用的快速成型工藝方法主要有以下幾種：下面主要從五個方面講解著幾種常用的快速成型方法：光固化快速成型工藝，也常被稱為立體光刻成型，英文的名稱為StereoLithography，簡稱SL，也有時被簡稱為SLA（StereoLithographyApparatus），該工藝是由CharlesHull于1984年獲得美國專利，是最早發(fā)展起來的快速成型技術(shù)。自從1988年3DSystems公司最早推出SLA商品化快速成型機(jī)SLA-250以來，SLA已成為目前世界上研究最深入、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種快速成型工藝方

3、法。它以光敏樹脂為原料，通過計算機(jī)控制紫外激光使其凝固成型。這種方法能簡捷、全自動地制造出表面質(zhì)量和尺寸精度較高、幾何形狀較復(fù)雜的原型。2.1立體光固化成型工藝（SLA）立體光固化快速成型法工作原理如圖：2.1.1工作原理光固化成型工藝的成型過程如圖所示。液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，氦－鎘激光器或氬離子激光器發(fā)出的紫外激光束在控制系統(tǒng)的控制下按零件的各分層截面信息在光敏樹脂表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，形成零件的一個薄層。光固化快速成型工藝原理一層固化完畢后，工作臺下移一個層厚的距離，以使在原先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液

4、態(tài)樹脂，刮板將粘度較大的樹脂液面刮平，然后進(jìn)行下一層的掃描加工，新固化的一層牢固地粘結(jié)在前一層上，如此重復(fù)直至整個零件制造完畢，得到一個三維實(shí)體原型。因?yàn)闃渲牧系母哒承裕诿繉庸袒?，液面很難在短時間內(nèi)迅速流平，這將會影響實(shí)體的精度。采用刮板刮切后，所需數(shù)量的樹脂便會被十分均勻地凃敷在上一疊層上，這樣經(jīng)過激光固化后可以得到較好的精度，使產(chǎn)品表面更加光滑和平整。圖2-2光固化成型制造過程中殘留的多余樹脂圖2-3吸附式涂層結(jié)構(gòu)立體光固化快速成型系統(tǒng)組成：2.1.1工作原理1.光學(xué)部分（1）紫外激光器：氦-鎘激光器、固體激光器。（2）激光束掃描裝置：基于檢

5、流計驅(qū)動式的掃描鏡方式、X-Y繪圖儀的方式。2.樹脂容器系統(tǒng)（1）樹脂容器：材料、容積（2）升降工作臺：分布小孔，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，升降工作臺沿Z軸方向往復(fù)運(yùn)動，位置精度。2.1.2使用材料成型材料及相關(guān)性能會直接影響成型制件的質(zhì)量與精度，在材料的成型加工過程中，成型制件出現(xiàn)各種變形都與成型材料有著密切的關(guān)系。SLA技術(shù)所使用的材料為液態(tài)光固化樹脂材料，也成為液態(tài)光敏樹脂，如：光敏環(huán)氧樹脂、光敏環(huán)氧丙烯酸酯、光敏丙烯樹脂等，這種材料能在一定波長的光源（300nm~400nm）照射下引發(fā)光聚合反應(yīng)，完成液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變。光固化樹脂材料具有特殊的一些性能，如收縮

6、率小或無收縮，變形小，不用二次固化，強(qiáng)度高。2.1.2使用材料1.光敏樹脂的組成、分類及光固化特性分析●用于光固化快速成型的材料為液態(tài)光敏樹脂是在光能作用下會敏感的產(chǎn)生物理變化或化學(xué)反應(yīng)的樹脂，，主要由齊聚物、光引發(fā)劑、稀釋劑組成，當(dāng)光引發(fā)劑受到一定波長（300nm~400nm）的紫外線光輻射下會吸收光能，引發(fā)樹脂中的預(yù)聚物和活性單體產(chǎn)生聚合固化反應(yīng)?！窀鶕?jù)光引發(fā)劑的引發(fā)機(jī)理，光固化樹脂可以分為三類：自由基光固化樹脂、陽離子光固化樹脂、混雜型光固化樹脂。其中混雜型光固化樹脂材料為SLA工藝新研制出的新型材料。2.1.2使用材料1.光敏樹脂的組成、分類及光

7、固化特性分析★齊聚物是光敏樹脂的主體，是一種含有不飽和官能團(tuán)的基料，它的末端有可以聚合的活性基團(tuán)，一旦有了活性種，就可以繼續(xù)聚合長大，一經(jīng)聚合，分子質(zhì)量上升極快，立刻就可成為固體。齊聚物決定了光固化成型材料的基本物理和化學(xué)性能，如液態(tài)樹脂的黏度、固化后的強(qiáng)度和硬度、固化后收縮率和溶脹率等?！锕庖l(fā)劑是激發(fā)光敏樹脂材料交聯(lián)反應(yīng)的特殊基團(tuán)，當(dāng)受到特定波長的光子作用時，會變成具有高度活性的自由基團(tuán)，作用于基料的高分子聚合物（齊聚物），使其產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，由原來的線狀聚合物變?yōu)榫W(wǎng)狀聚合物，從而呈現(xiàn)為固態(tài)。光引發(fā)劑的性能決定了光敏樹脂的固化程度和固化速度?！锵♂寗┦?/p>

8、一種功能性單體，結(jié)構(gòu)中含有不飽和雙鍵，如乙烯基、烯丙基等，可以調(diào)節(jié)齊聚物的粘度，